Ubuntu20.04的ROS情况安装ORB-SLAM3详解

金歌  金牌会员 | 2024-10-24 04:26:59 | 显示全部楼层 | 阅读模式
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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

  1. # 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
  2. deb https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/ubuntu/ bionic main restricted universe multiverse
  3. # deb-src https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/ubuntu/ bionic main restricted universe multiverse
  4. deb https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/ubuntu/ bionic-updates main restricted universe multiverse
  5. # deb-src https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/ubuntu/ bionic-updates main restricted universe multiverse
  6. deb https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/ubuntu/ bionic-backports main restricted universe multiverse
  7. # deb-src https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/ubuntu/ bionic-backports main restricted universe multiverse
  8. deb https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/ubuntu/ bionic-security main restricted universe multiverse
  9. # deb-src https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/ubuntu/ bionic-security main restricted universe multiverse
  11. # 预发布软件源，不建议启用
  12. # deb https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/ubuntu/ bionic-proposed main restricted universe multiverse
  13. # deb-src https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/ubuntu/ bionic-proposed main restricted universe multiverse
复制代码
实行命令更新源
  1. sudo apt-get update
  2. sudo apt-get upgrade
复制代码
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
  

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
  1. wget http://fishros.com/install -O fishros && bash fishros
复制代码

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。


四、情况配置

1、安装库

（1）安装git，g++

  1. sudo apt-get install git
  2. sudo apt install g++
复制代码
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

  1. sudo apt-get install libopencv-dev
  2. sudo apt-get install ros-noekit-cv-bridge
复制代码
（3）安装Opencv

①安装依赖项

  1. sudo apt-get install build-essential libgtk2.0-dev libgtk-3-dev libavcodec-dev libavformat-dev libjpeg-dev libswscale-dev libtiff5-dev
  2. sudo apt install python3-dev python3-numpy
  3. sudo apt install libgstreamer-plugins-base1.0-dev libgstreamer1.0-dev
  4. sudo apt install libpng-dev libopenexr-dev libtiff-dev libwebp-dev
复制代码
②下载Opencv源文件

解压至主目录，重新命名：opencv

③安装OpenCV

  1. cd opencv
  2. mkdir build
  3. cd build
  4. cmake -D CMAKE_BUILD_TYPE=Release -D OPENCV_GENERATE_PKGCONFIG=YES ..
  5. make -j16
  6. sudo make install
复制代码
④查看版本号

  1. pkg-config --modversion opencv4
复制代码

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

  1. sudo apt-get install libeigen3-dev
复制代码

（5）安装Pangolin库

①下载Pangolin 0.6

解压到主目录，重新命名为Pangolin

②安装依赖项

  1. sudo apt-get install libglew-dev libboost-dev libboost-thread-dev libboost-filesystem-dev
  2. sudo apt-get install ffmpeg libavcodec-dev libavutil-dev libavformat-dev libswscale-dev libpng-dev
复制代码

③编译安装

  1. cd Pangolin
  2. mkdir build && cd build
  3. cmake -DCPP11_NO_BOOST=1 ..
  4. make
复制代码

  1. sudo make install
复制代码

④验证

  1. cd ../examples/HelloPangolin
  2. mkdir build && cd build
  3. cmake ..
复制代码

  1. make
  2. ./HelloPangolin
  3. #成功会弹出如下窗口
复制代码


（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
  1. tar -xvf boost_1_77_0.tar.gz
  2. cd ./boost_1_77_0
  3. ./bootstrap.sh
  4. sudo ./b2 install
复制代码
2、ORB-SLAM3编译

（1）下载ORB-SLAM3

  1. git clone https://github.com/UZ-SLAMLab/ORB_SLAM3.git
复制代码

（2）修改源文件

①ORB_SLAM3下CMakeLists.txt



  • 第20行 c++11
  1. set(CMAKE_CXX_STANDARD 14)
复制代码



  • 第41行 Eigen3
  1. find_package(Eigen3 REQUIRED)
复制代码

②修改ORB_SLAM3/Examples_old/ROS/ORB_SLAM3/CMakeLists.txt



  • 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

  1. set(CMAKE_C_FLAGS "${CMAKE_C_FLAGS}  -Wall  -O3")
  2. set(CMAKE_CXX_FLAGS "${CMAKE_CXX_FLAGS} -Wall   -O3")
复制代码
第41行，将find_package(Eigen3 3.1.0 REQUIRED)修改

  1. find_package(Eigen3 REQUIRED)
复制代码


  • 第20行，std=c++11

  1. set(CMAKE_CXX_STANDARD 14)
复制代码


  • 第33行OpenCV版本

  1. find_package(OpenCV 4.2.0 REQUIRED)
复制代码


  • 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


  1. set(CMAKE_C_FLAGS "${CMAKE_C_FLAGS}  -Wall  -O3")
  2. set(CMAKE_CXX_FLAGS "${CMAKE_CXX_FLAGS} -Wall   -O3")
复制代码


  • 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


  1. set(CMAKE_C_FLAGS "${CMAKE_C_FLAGS}  -Wall  -O3")
  2. set(CMAKE_CXX_FLAGS "${CMAKE_CXX_FLAGS} -Wall   -O3")
复制代码
将find_package(Eigen3 3.1.0 REQUIRED)修改

  1. find_package(Eigen3 REQUIRED)
复制代码
（3）安装python2.7

  1. sudo apt install libpython2.7-dev
复制代码

（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
  1. sudo gedit ~/.bashrc
  2. export ROS_PACKAGE_PATH=${ROS_PACKAGE_PATH}:/home/geekfanr/workspace/ORB_SLAM3/Examples/ROS
  3. #保存退出
  4. source ~/.bashrc
复制代码

②再打开一个终端运行
  1. echo ${ROS_PACKAGE_PATH}
复制代码

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
  1. sudo pip install rosdepc
复制代码
（5）编译

①编译ORB-SLAM3
  1. cd ORB_SLAM3
  2. chmod +x build.sh
  3. ./build.sh
复制代码

②编译ROS下ORB-SLAM3
  1. cd ORB_SLAM3
  2. chmod +x build_ros.sh
  3. ./build_ros.sh
复制代码

五、ORB-SLAM3运行

1、创建工作目录

  1. mkdir -p ~/catkin_ws/src
  2. cd ~/catkin_ws/
  3. src
  4. catkin_init_workspace
  5. cd ~/catkin_ws/
  7. catkin_make
  8. source ~/catkin_ws/devel/setup.bash
复制代码

2、安装usb_cam

  1. cd catkin_ws/src
  2. git clone https://github.com/bosch-ros-pkg/usb_cam.git
  3. cd ..
  4. ctakin_make
  5. source ./devel/setup.bash
复制代码
3、编译usb_cam

  1. cd  ~/catkin_ws/src/usb_cam
  2. mkdir build
  3. cd build
  4. cmake ..
  5. make
复制代码
4、测试usb摄像头

打开新终端，运行ROS
  1. roscore
复制代码
  1. cd ~/catkin_ws/
复制代码
回到原终端运行launch文件
  1. source devel/setup.bash
  2. roslaunch usb_cam usb_cam-test.launch
复制代码

   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
  

5、相机标定

（1）安装v4l2

  1. sudo apt-get install v4l-utils
复制代码
（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
  1. rosrun camera_calibration cameracalibrator.py –size 8×6 –square 0.03 image:=/usb_cam/image_raw
复制代码
（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’)

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）


（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

  1. writing calibration data to /home/geekfanr/.ros/camera_info/head_camera.yaml
复制代码

（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


（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。

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
  1. ros::NodeHandle nodeHandler;
  2. ros::Subscriber sub = nodeHandler.subscribe("/usb_cam/image_raw", 1, &ImageGrabber::GrabImage,&igb);
  3. ros::spin();
复制代码


（2）实行单目实时usb_cam效果

  1. rosrun ORB_SLAM3 Mono Vocabulary/ORBvoc.txt Examples/Monocular/EuRoC.yaml
复制代码

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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