DSO 初探

Posted 2022-12-09 白巧克力亦唯心

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这两天视觉SLAM界的大新闻就是Direct Sparse Odometry(DSO)开源了，小伙伴们都迫不及待的赶紧上手撩了一下，论文下载地址请戳。为了紧跟学术前沿，我们此篇文章将作为学习DSO的一个开端，和大家一起来前排感受下Prof. Cremers 门派大弟子Engel博士的新绝学。文章将分为四部分，DSO的安装，DSO在公共数据集上的运行，DSO在自己数据集上的运行，DSO在实时摄像头下的运行。

DSO的安装

DSO依赖项很少，只有Eigen3，pangolin，opencv等少数几个大家都已经很熟悉的库，作者的github页面上对安装DSO做了很详细说明，DSO下载以及安装链接。因此，安装DSO极为容易：
１.下载DSO源代码到相应文件路径，比如我的/home/hyj/DSO

２.安装suitesparse and eigen3 (必需)

sudo apt-get install libsuitesparse-dev libeigen3-dev

３.安装opencv. DSO对opencv依赖很少，仅仅读或者写图像等一些简单操作。

sudo apt-get install libopencv-dev

４.安装pangolin. 强烈推荐安装，考虑到ORB_SLAM中也选择pangolin作为显示工具，而使用也非常方便，因此建议大家学习。
安装教程请移步pangolin的github主页

５.安装ziplib. 建议安装，DSO用这个库来解压读取数据集压缩包中的图片，这样就不要每次都把下再的图片数据集进行解压了。

sudo apt-get install zlib1g-dev
cd thirdparty #找到DSO所在文件路径，切换到thirdparty文件夹下
tar -zxvf libzip-1.1.1.tar.gz
cd libzip-1.1.1/
./configure
make
sudo make install
sudo cp lib/zipconf.h /usr/local/include/zipconf.h

6.编译DSO.

cd /home/hyj/DSO/dso
mkdir build
cd build
cmake ..
make -j

至此，不出意外的话，DSO将安装完成。

在TUM单目数据集上运行DSO

请下载TUM数据集，地址。然后切换到DSO的bin目录下，使用下列命令执行程序。

cd /home/hyj/DSO/dso/build/bin
./dso_dataset \\
files=XXXXX/sequence_XX/images.zip \\
calib=XXXXX/sequence_XX/camera.txt \\
gamma=XXXXX/sequence_XX/pcalib.txt \\
vignette=XXXXX/sequence_XX/vignette.png \\
preset=0 \\
mode=0

其中files为数据集图片压缩包，calib为相机内参数文件，gamma和vignette为相机的一些特性参数，光度标定文件。mode为DSO模式切换，如０为包含光度表达文件，１为只包含内参数，２为没有畸变参数. preset为设定DSO运行时的参数，如选取的像素点个数等等。preset＝3是preset＝０的５倍速运行DSO。
数据集运行结果如下：

在自己单目数据集上运行DSO

可能你平常实验中用自己的摄像头采集了一些数据，你手头只有图片，以及摄像头内参数，照样可以测试下DSO会表现如何。

1.将自己内参数写入自己的camera.txt下，比如使用opencv或者matlab标定的针孔相机模型。我的样例如下:

446.867338 446.958766 298.082779 234.334299 -0.324849 0.1205156 -0.000186 -0.000821
640 480
crop
640 480

第一行为fx fy cx cy d0 d1 d2 d3.

2.准备自己数据集的图片，注意图片名为６位，不足６位的补零，如下图所示。c++可以通过setw(6)等指令来实现。

3.运行

./dso_dataset files=/home/hyj/bagfiles/img/ calib=/home/hyj/DSO/camera.txt mode=1

在一个手持相机步行前进，相机朝向地毯的数据集上运行结果示意图如下

用自己摄像头实时运行DSO

Engel同时发布了dso_ros，用ROS来实时获取图片，程序代码很简短，实际上它是作者提供的一个如何把DSO当做一个黑盒子来使用的样例。根据dso_ros的代码，你完全可以抛开ros，用opencv获取图片，然后去调用dso。dso_ros的下载地址，下载时要注意现在已经有了rosbuild和catkin两个版本。Engel他们可能使用ROS比较早，所以熟悉rosbuild那一套，lsdslam, dvoslam等等他们的很多代码都是rosbuild去编译而不是catkin。好在, ros indigo两个版本都支持，如果你只有catkin_ws工作空间，请使用dso_ros的catkin版本。我这里使用rosbuild版本进行安装，也希望大家学会indigo下的rosbuild编译：
1.假设你已经创建了rosbuild_ws工作空间（如果你不知道如何让rosbuild和catkin的工作空间共存，请参考这里），将dso_ros下载到rosbuild_ws/package/文件夹下.

2.在我的使用过程中需要对下载下来的dso_ros进行两步修改：

1.修改cmake.list中bin文件路径
set(EXECUTABLE_OUTPUT_PATH $PROJECT_SOURCE_DIR/bin)
如果不修改，编译生成的bin将会存在build目录下，rosrun会找不到
2.修改manifest.xml
添加语句　depend package=”roscpp”

3.编译

export DSO_PATH=/home/hyj/DSO/dso
rosmake dso_ros

4.运行

1.启动roscore
2.使用ROS工具包usb_cam获取图像，关于usb_cam的安装请自行搜索
　roslaunch usb_cam webcam.launch
3.运行dso
　rosrun dso_ros dso_live image:=/usb_cam/image_raw calib=/home/hyj/DSO/camera.txt mode=1

运行结果如下：

DSO的安装演示已经讲完了，个人感觉效果很棒，直接法的又一力作，非常值得入坑，在后续的文章中将对DSO进行一一剖析，敬请期待。

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