Ubuntu20.04的ROS情况安装ORB-SLAM3详解
视觉SLAM实验要在Ubuntu20.04系统上利用ROS跑ORB-SLAM3，认识一下特征点法的SLAM，把安装过程总结纪录下来。一、配置版本信息
系统版本ubuntu20.04Pangolin0.6Eigen3Opencv4.2usb_cam 二、更换镜像源
# 默认注释了源码镜像以提高 apt update 速度，如有需要可自行取消注释
deb https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/ubuntu/ bionic main restricted universe multiverse
# deb-src https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/ubuntu/ bionic main restricted universe multiverse
deb https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/ubuntu/ bionic-updates main restricted universe multiverse
# deb-src https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/ubuntu/ bionic-updates main restricted universe multiverse
deb https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/ubuntu/ bionic-backports main restricted universe multiverse
# deb-src https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/ubuntu/ bionic-backports main restricted universe multiverse
deb https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/ubuntu/ bionic-security main restricted universe multiverse
# deb-src https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/ubuntu/ bionic-security main restricted universe multiverse
# 预发布软件源，不建议启用
# deb https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/ubuntu/ bionic-proposed main restricted universe multiverse
# deb-src https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/ubuntu/ bionic-proposed main restricted universe multiverse
实行命令更新源
sudo apt-get update
sudo apt-get upgrade
三、安装ROS情况
1、ROS简介
ROS全称Robot Operating System（呆板人操作系统）
[*]ROS是适用于呆板人的开源元操作系统
[*]ROS集成了大量的工具，库，协议，提供雷同OS所提供的功能，简化对呆板人的控制
[*]还提供了用于在多台计算机上获取，构建，编写和运行代码的工具和库，ROS在某些方面雷同于"呆板人框架”
[*]ROS计划者将ROS表述为“ROS = Plumbing + Tools + Capabilities + Ecosystem"，即ROS是通讯机制、工具软件包、呆板人高层技能以及呆板人生态系统的聚集体
http://www.autolabor.com.cn/book/ROSTutorials/index.html
https://i-blog.csdnimg.cn/blog_migrate/2770550a95d8b662fe0009e75311a454.png#pic_center
2、小鱼安装
小鱼老师把国外关于ROS的库放到了本身的服务器上，所以只用向他的服务器发送命令就能快速安装
安装ROS系统配置比较复杂，Ubuntu20.04对应ROS版本为noetic，推荐利用小鱼老师的一键安装、配置ROS的代码
wget http://fishros.com/install -O fishros && bash fishros
https://i-blog.csdnimg.cn/blog_migrate/1efd7a9b15e56a0847d326e683226e6e.jpeg#pic_center
平时利用都是ROS1，ROS2是ROS1的改进版本，支持多机，分布式，暂时不会利用。
https://i-blog.csdnimg.cn/blog_migrate/a9fcbf035686dc7931aacc04fc694afc.jpeg#pic_center
https://i-blog.csdnimg.cn/blog_migrate/1ca0300d5fa19aea953306ffe49ff410.jpeg#pic_center
四、情况配置
1、安装库
（1）安装git，g++
sudo apt-get install git
sudo apt install g++
发起先安装ROS中的cv_bridge和libopencv-dev，再安装和libopencv版本号一样的opencv库，这样可以避免opencv的版本辩论题目。
（2）安装cv_bridge库
sudo apt-get install libopencv-dev
sudo apt-get install ros-noekit-cv-bridge
（3）安装Opencv
①安装依赖项
sudo apt-get install build-essential libgtk2.0-dev libgtk-3-dev libavcodec-dev libavformat-dev libjpeg-dev libswscale-dev libtiff5-dev
sudo apt install python3-dev python3-numpy
sudo apt install libgstreamer-plugins-base1.0-dev libgstreamer1.0-dev
sudo apt install libpng-dev libopenexr-dev libtiff-dev libwebp-dev
②下载Opencv源文件
解压至主目录，重新命名：opencv
https://i-blog.csdnimg.cn/blog_migrate/f92ca94f83e2f4bcda6685327a10df32.jpeg#pic_center
③安装OpenCV
cd opencv
mkdir build
cd build
cmake -D CMAKE_BUILD_TYPE=Release -D OPENCV_GENERATE_PKGCONFIG=YES ..
make -j16
sudo make install
④查看版本号
pkg-config --modversion opencv4
https://i-blog.csdnimg.cn/blog_migrate/a0c411b460ab44f23f65c9f174f8d974.jpeg#pic_center
由于noekit的自带libopencv版本是4.2.0，假如安装opencv3会出现版本辩论使编译不通过。假如安装opencv4但不是4.2.0依然会产生辩论，但编译可以大概通过，但运行时会出现焦点已转储的题目。所以发起直接安装和libopencv一样的版本，小鱼的ROS已经自带OpenCV4.2.0，所以只须要挑着安装即可
（4）安装EIGEN库
sudo apt-get install libeigen3-dev
https://i-blog.csdnimg.cn/blog_migrate/94a148c57dbe473c689505a70c8eaea5.jpeg#pic_center
（5）安装Pangolin库
①下载Pangolin 0.6
解压到主目录，重新命名为Pangolin
https://i-blog.csdnimg.cn/blog_migrate/35ef023d71a8b10f82f4d958fe825795.jpeg#pic_center
②安装依赖项
sudo apt-get install libglew-dev libboost-dev libboost-thread-dev libboost-filesystem-dev
sudo apt-get install ffmpeg libavcodec-dev libavutil-dev libavformat-dev libswscale-dev libpng-dev
https://i-blog.csdnimg.cn/blog_migrate/3418b8a2fe9db58bec20eaf692c42922.jpeg#pic_center
③编译安装
cd Pangolin
mkdir build && cd build
cmake -DCPP11_NO_BOOST=1 ..
make
https://i-blog.csdnimg.cn/blog_migrate/79687100bfc9ff0eb784831b77174add.jpeg#pic_center
sudo make install
https://i-blog.csdnimg.cn/blog_migrate/f2b77dc66d9275d57eba33a9b679689e.jpeg#pic_center
④验证
cd ../examples/HelloPangolin
mkdir build && cd build
cmake ..
https://i-blog.csdnimg.cn/blog_migrate/223e5e11e2abb699a8cc3f661170a95e.jpeg#pic_center
make
./HelloPangolin
#成功会弹出如下窗口
https://i-blog.csdnimg.cn/blog_migrate/b942a4ae2d3797a932401c2c71266437.jpeg#pic_center
https://i-blog.csdnimg.cn/blog_migrate/f6ee8fc49d5be8be6d0f8bcdfc1d2a44.jpeg#pic_center
（6）安装Boost库
①这里非常坑，官网上的依赖没有boost，但假如不安装boost会报许多的关于c++的错误，而且无法定位
②进入boost官网网址：http://www.boost.org/users/download/
③解压编译安装
tar -xvf boost_1_77_0.tar.gz
cd ./boost_1_77_0
./bootstrap.sh
sudo ./b2 install
2、ORB-SLAM3编译
（1）下载ORB-SLAM3
git clone https://github.com/UZ-SLAMLab/ORB_SLAM3.git
https://i-blog.csdnimg.cn/blog_migrate/4133a06082dbef23bd2471f6dacfe3a8.jpeg#pic_center
（2）修改源文件
①ORB_SLAM3下CMakeLists.txt
https://i-blog.csdnimg.cn/blog_migrate/563a1b7b978e934e17bd652661c5ceb4.jpeg#pic_center
[*]第20行 c++11
set(CMAKE_CXX_STANDARD 14)
https://i-blog.csdnimg.cn/blog_migrate/28354caf895948ed5d8da05f2a50b8dd.jpeg#pic_center
[*]第41行 Eigen3
find_package(Eigen3 REQUIRED)
https://i-blog.csdnimg.cn/blog_migrate/5d39abdfcc62167ed9741023fb756112.jpeg#pic_center
②修改ORB_SLAM3/Examples_old/ROS/ORB_SLAM3/CMakeLists.txt
https://i-blog.csdnimg.cn/blog_migrate/46f3fd6ff8d92a80ebdf1ffbcbe109df.jpeg#pic_center
[*]第12、13行，去掉-march=native，避免运行一段时间后焦点已转储的题目
https://i-blog.csdnimg.cn/blog_migrate/f1ef8740dbaf73e021965559b36a3d77.jpeg#pic_center
set(CMAKE_C_FLAGS "${CMAKE_C_FLAGS}-Wall-O3")
set(CMAKE_CXX_FLAGS "${CMAKE_CXX_FLAGS} -Wall -O3")
第41行，将find_package(Eigen3 3.1.0 REQUIRED)修改
https://i-blog.csdnimg.cn/blog_migrate/cc7cceeb34f0234d0ceee42dfa33c5b6.jpeg#pic_center
find_package(Eigen3 REQUIRED)
[*]第20行，std=c++11
https://i-blog.csdnimg.cn/blog_migrate/7667f524b8b1b9d8569d83a42be69d1d.jpeg#pic_center
set(CMAKE_CXX_STANDARD 14)
[*]第33行OpenCV版本
https://i-blog.csdnimg.cn/blog_migrate/d776a920c698c76ab3deaa58fc086d50.jpeg#pic_center
find_package(OpenCV 4.2.0 REQUIRED)
[*]修改ORB_SLAM3/Thirdparty/DBoW2 /CMakeLists.txt
去掉-march=native，避免运行一段时间后焦点已转储的题目https://i-blog.csdnimg.cn/blog_migrate/e25bf22389d1c998556ca4488b93dc19.jpeg#pic_center
https://i-blog.csdnimg.cn/blog_migrate/8f9f57495ae1c17209cf961e755e34b9.jpeg#pic_center
set(CMAKE_C_FLAGS "${CMAKE_C_FLAGS}-Wall-O3")
set(CMAKE_CXX_FLAGS "${CMAKE_CXX_FLAGS} -Wall -O3")
[*]修改ORB_SLAM3/Thirdparty/g2o/CMakeLists.txt
去掉-march=native，避免运行一段时间后焦点已转储的题目
https://i-blog.csdnimg.cn/blog_migrate/bd906879581a096b62807d732dfe7b5e.jpeg#pic_center
https://i-blog.csdnimg.cn/blog_migrate/70f22c20c6ba537c6c42ae1bb753848d.jpeg#pic_center
set(CMAKE_C_FLAGS "${CMAKE_C_FLAGS}-Wall-O3")
set(CMAKE_CXX_FLAGS "${CMAKE_CXX_FLAGS} -Wall -O3")
将find_package(Eigen3 3.1.0 REQUIRED)修改
https://i-blog.csdnimg.cn/blog_migrate/efc8c72a0c42ea9e403e063cc703e435.jpeg#pic_center
find_package(Eigen3 REQUIRED)
（3）安装python2.7
sudo apt install libpython2.7-dev
https://i-blog.csdnimg.cn/blog_migrate/398024b145bb0b8120e56c588bd8aa39.jpeg#pic_center
（4）添加ROS情况
①在编译ros版本时间须要初始化ROS，在**~/.bashrc的最后一行加入以下代码
sudo gedit ~/.bashrc
export ROS_PACKAGE_PATH=${ROS_PACKAGE_PATH}:/home/geekfanr/workspace/ORB_SLAM3/Examples/ROS
#保存退出
source ~/.bashrc
https://i-blog.csdnimg.cn/blog_migrate/68683be828764f06fcc88a95d7c6a376.jpeg#pic_center
②再打开一个终端运行
echo ${ROS_PACKAGE_PATH}
https://i-blog.csdnimg.cn/blog_migrate/04fec305baad35f6acf7385b4cd79cd9.jpeg#pic_center
假如能精确表现刚刚加入的所在则正常
ROS中利用许多工具前，要求须要初始化rosdep(可以安装系统依赖)，rosdep 的初始化与更新
小鱼基于rosdep源码制作了rosdepc，专门服务国内ROS用户
sudo pip install rosdepc
（5）编译
①编译ORB-SLAM3
cd ORB_SLAM3
chmod +x build.sh
./build.sh
https://i-blog.csdnimg.cn/blog_migrate/9e3f4f4cb05ef78aa61472a11fdff7c5.jpeg#pic_center
②编译ROS下ORB-SLAM3
cd ORB_SLAM3
chmod +x build_ros.sh
./build_ros.sh
https://i-blog.csdnimg.cn/blog_migrate/70fbc2892600f9dd28b798ccbaf20b38.jpeg#pic_center
五、ORB-SLAM3运行
1、创建工作目录
mkdir -p ~/catkin_ws/src
cd ~/catkin_ws/
src
catkin_init_workspace
cd ~/catkin_ws/
catkin_make
source ~/catkin_ws/devel/setup.bash
https://i-blog.csdnimg.cn/blog_migrate/f1d430726165c90201ea7a7c9b28e4ad.jpeg#pic_center
2、安装usb_cam
cd catkin_ws/src
git clone https://github.com/bosch-ros-pkg/usb_cam.git
cd ..
ctakin_make
source ./devel/setup.bash
3、编译usb_cam
cd~/catkin_ws/src/usb_cam
mkdir build
cd build
cmake ..
make
4、测试usb摄像头
打开新终端，运行ROS
roscore
cd ~/catkin_ws/
回到原终端运行launch文件
source devel/setup.bash
roslaunch usb_cam usb_cam-test.launch
https://i-blog.csdnimg.cn/blog_migrate/a0484dbefe84f8ef5fbe378eb422829f.jpeg#pic_center
这里注意，假如是虚拟机运行，须要把USB控制器的USB兼容性给为USB 3.1
https://i-blog.csdnimg.cn/blog_migrate/0ef18d2eb9dcadfeb6546c48cff5c2c0.jpeg#pic_center
5、相机标定
（1）安装v4l2
sudo apt-get install v4l-utils
（2）张正友相机标定方法
在ROS中已经集成了对相机完成标定以及畸变矫正的整个流程，用起来非常方便。通常利用张正友相机标定方法，即利用平面坐标的单应性关系，流程简便
（3）8×6的角点
黑白棋盘格是由9×7的黑白格构成，但是利用时仅仅用到内部交点数即8×6的角点
rosrun camera_calibration cameracalibrator.py –size 8×6 –square 0.03 image:=/usb_cam/image_raw
（4）生存标定效果
注意标定过程中左右，上下，前后，对角方向前后倾斜标定板，这样使得右边X，Y，Size,Skew变成绿色后，CALIBRATE按钮变为蓝色，然后点击（等上半分钟左右）变为下面三个按钮都可以点击，依次点击SAVE(生存)和COMMIT(提交)到相机配置文件中。即可将标定效果生存至当地。
（5）标定效果文件calibrationdata.tar.gz
点击SAVE之后：(‘Wrote calibration data to’, ‘/tmp/calibrationdata.tar.gz’)
https://i-blog.csdnimg.cn/blog_migrate/8cbc88be0105d6e9de6672a181eefebe.jpeg#pic_center
找到标定效果文件后，按照其数据修改Examples_Old/ROS/ORB_SLAM3目录下Asus.yaml
6、数据生存
（1）点击save按钮，终端会打印生成文件及路径（计算机目录/tmp下）
https://i-blog.csdnimg.cn/blog_migrate/ced341733acf40ffc34ee051d8f83e60.jpeg#pic_center
（2）点击commit按钮，提交数据并退出程序，可以看到提示写入文件head_camera.yaml
writing calibration data to /home/geekfanr/.ros/camera_info/head_camera.yaml
https://i-blog.csdnimg.cn/blog_migrate/00a30ea35214840372f2877a775a62e4.jpeg#pic_center
（3）修改Asus.yaml
找到标定效果文件后，按照其数据修改Examples_Old/ROS/ORB_SLAM3目录下Asus.yaml
https://i-blog.csdnimg.cn/blog_migrate/84ebcfa8bd898c9c69ef5817e19933ca.jpeg#pic_center
https://i-blog.csdnimg.cn/blog_migrate/4e052a8d11c8280a250617cbc93cdf81.jpeg#pic_center
（4）相机矩阵参数
由于OpenCV标定出来的文件，畸变参数好像和ORB-SLAM2利用的畸变参数略有差别，这里先不填，只填上相机矩阵的参数。
https://i-blog.csdnimg.cn/blog_migrate/2014b0f2058fe7ca46648373ebf1dcda.jpeg#pic_center
7、运行ROS下ORB-SLAM3
（1）接收话题名称更改
在运行程序之前，须要将ORB_SLAM3/Examples_Old/ROS/ORB_SLAM3/src/ros_mono.cc和ORB_SLAM3/Examples_Old/ROS/ORB_SLAM3/src/AR/ros_mono_ar.cc的接收话题名称更改
ros::NodeHandle nodeHandler;
ros::Subscriber sub = nodeHandler.subscribe("/usb_cam/image_raw", 1, &ImageGrabber::GrabImage,&igb);
ros::spin();
https://i-blog.csdnimg.cn/blog_migrate/3a9a1414ee34ce4eb9d4985aaa5d7155.jpeg#pic_center
https://i-blog.csdnimg.cn/blog_migrate/12ef63766186ad4c645cca85e36f3493.jpeg#pic_center
（2）实行单目实时usb_cam效果
rosrun ORB_SLAM3 Mono Vocabulary/ORBvoc.txt Examples/Monocular/EuRoC.yaml
https://i-blog.csdnimg.cn/blog_migrate/71b00def8efca8e5e27ba97989a74a5c.jpeg#pic_center
六、总结
现在可以大概编译运行诸如此类的特征法SLAM开源项目了，虽然初学履历了各种尝试，但是认识了Linux系统和ROS系统的操作、cmake、shell、OpenCV等等，为了可以大概本身进行开发，还须要更深入的学习。
从开源项目入手，学习其理论和工程实现，是入门的捷径，只有看懂的代码才改的动代码，深入之后在其底子上做肯定的改进。
工程实现只是科研的一部分，作为研究生，更重要的是抓住SLAM中的一个小题目，看看可否对现有的算法进行改进大概比较。所以还是要从论文出发，寻找灵感，去实现，并验证效果。
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