OAK相机在Ubuntu16.04系统ros kinetic 下实现数据的发布订阅

Posted 2022-07-11 OAK中国_官方

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▌前言

Hello，大家好，这里是OAK中国，我是助手君。

现在大家将OAK相机用在ROS上越来越多了，为了方便大家的使用，我们的技术小哥非常给力地开发出在ROS里实现订阅来自OAK设备的数据。

OAK相机在Ubuntu16.04系统ros kinetic 下实现数据的发布订阅

1. 已验证官方库depthai-core在Ubuntu16.04 kinetic环境下也可使用，Ubuntu18和Ubuntu20的支持正在进行中。
2. 可以获取深度、点云、YOLO、RGB、双目、IMU等数据。
3. 所有的数据都是从OAK设备端获取，送到ROS里。
4. 本教程适用于所有OAK相机。

一、Ubuntu16.04系统安装

默认系统已经安装完成，不会安装的可以自行搜索网络教程。

二、安装ROS环境

ROS版本与系统版本对应，Ubuntu16.04系统对应Kinetic版本。

1.添加镜像到Ubuntu系统列表中，即添加sources.list。建议使用国内镜像源，这样能够保证下载速度。

sudo sh -c '. /etc/lsb-release && echo "deb http://mirrors.ustc.edu.cn/ros/ubuntu/ $DISTRIB_CODENAME main" > /etc/apt/sources.list.d/ros-latest.list'

镜像添加好后进行设置，可以使用刚添加的镜像源也可以使用国内的其他镜像源。具体操作如下：

• a.打开"系统设置"

• b.软件与更新

• c.选择要使用的镜像源

• d."其他站点"。可以选择刚添加的镜像mirrors.ustc.edu.cn，也可以选择国内其他镜像，例如阿里云aliyun。

• e.选择服务器

2.添加keys，公钥是系统的一种安全机制，也是很重要的一部分。

sudo apt-key adv --keyserver 'hkp://keyserver.ubuntu.com:80' --recv-key C1CF6E31E6BADE8868B172B4F42ED6FBAB17C654

3.系统更新，即更新所有package。

sudo apt-get update

4.安装ROS Kinetic。安装方式有四种：桌面完整版安装、桌面版安装、基础版安装、单独软件包安装。此处我们使用第一种安装方式，执行指令如下：

sudo apt-get install ros-kinetic-desktop-full

注意：安装时间视网络速度而定，时间较长。

5.使用ROS之前必须要做的一步，初始化rosdep。rosdep可以方便在你需要编译某些源码的时候为其安装一些系统依赖，同时也是某些ROS核心功能组件所必需用到的工具。

sudo rosdep init && rosdep update

6.配置ros环境。ROS的环境配置，使得你每次打开一个新的终端，环境变量都能够自动配置好，也就是添加到bash会话中。

echo "source /opt/ros/kinetic/setup.bash" >> ~/.bashrc

7.安装rosinstall。rosinstall是ROS中一个独立分开的常用命令行工具，它可以方便让你通过一条命令就可以给某个ROS软件包下载很多源码树。

sudo apt-get install python-rosinstall

8.ROS安装好后，对其进行测试。

#终端一：启动ROS
roscore
#终端二：启动一个ROS自带的节点例子。成功后你会看到一只海龟出现在屏幕上。
rosrun turtlesim turtlesim_node
#终端三：启动一个海龟控制程序使其移动。按键盘的上下左右键进行移动。
rosrun turtlesim turtle_teleop_key

可以控制小海龟运动，说明ros环境安装成功。

三、安装OAK相机的ros驱动包

安装过程中出现任何问题可以到文档最后一部分查找解决，如果出现的问题不在此部分，并无法自行解决时可以与我们联系。

1. 创建一个catkin_ws工作空间

cd $HOME
mkdir -p catkin_ws/src
cd catkin_ws/src

2.安装git工具，方便从GitHub中克隆工程代码

sudo apt-get install git

3. 安装oak ros驱动包所需的依赖库

3.1 安装usb驱动

sudo apt install libusb-1.0-0-dev

3.2 安装pcl点云库，版本：1.8.0

a. 安装各种依赖

sudo apt-get update
sudo apt-get install git build-essential linux-libc-dev
sudo apt-get install cmake cmake-gui
sudo apt-get install libusb-dev libudev-dev
sudo apt-get install mpi-default-dev openmpi-bin openmpi-common
sudo apt-get install libflann1.8 libflann-dev
sudo apt-get install libeigen3-dev
sudo apt-get install libboost-all-dev
sudo apt-get install libqhull* libgtest-dev  
sudo apt-get install freeglut3-dev pkg-config  
sudo apt-get install libxmu-dev libxi-dev   
sudo apt-get install mono-complete   
sudo apt-get install libopenni-dev   
sudo apt-get install libopenni2-dev

b. 安装VTK库。因为pcl库中用到了vtk库进行可视化。版本：7.1.1

• ➀安装依赖项X11，OpenGL

#X11
sudo apt-get install libx11-dev libxext-dev libxtst-dev libxrender-dev libxmu-dev libxmuu-dev
#OpenGL
sudo apt-get install build-essential libgl1-mesa-dev libglu1-mesa-dev

• ➁下载vtk工程源码包到Home路径下，解压工具将压缩包解压出来

• ➂编译和安装vtk

cd VTK-7.1.1
mkdir build
cd build
cmake ..
make
sudo make install

• ➃下载vtk工程源码包到Home路径下，解压工具将压缩包解压出来

• ➄编译和安装pcl

cd pcl-pcl-1.8.0
mkdir build
cd build
cmake -DCMAKE_BUILD_TYPE=None ..
make
sudo make install

3.3 安装OpenCV算法库，版本：3.3.1。不建议安装2版本，因为后续工程需要用到opencv中的imgcodecs模块包，从3版本才开始有。另外，从3.3.1版本开始加入了深度学习相关的模块包更利于我们后期的使用。卸载原来已安装的opencv方法可参考此网站。

a.安装依赖项

#安装依赖包
sudo apt-get install libgtk2.0-dev pkg-config libavcodec-dev libavformat-dev libswscale-dev
#安装可选包
sudo apt-get install python-dev python-numpy libtbb2 libtbb-dev libjpeg-dev libpng-dev libtiff-dev libjasper-dev libdc1394-22-dev

b.下载OpenCV工程源码包到Home路径下，解压工具将压缩包解压出来

c.编译和安装OpenCV

cd opencv-3.3.1
mkdir build
cd build
cmake -D CMAKE_BUILD_TYPE=Release -D CMAKE_INSTALL_PREFIX=/usr/local ..
make #编译过程比较长
sudo make install #安装

d.OpenCV环境配置

#需要将opencv的库添加至路径
sudo gedit /etc/ld.so.conf.d/opencv.conf
#接着在打开的文本中添加（可能打开的是空文本，直接在最后添加上下面这句话即可）
/usr/local/lib
#执行下面的代码让程序生效
sudo ldconfig

#配置 bash
sudo gedit /etc/bash.bashrc
#在打开的文档末尾添加
PKG_CONFIG_PATH=$PKG_CONFIG_PATH:/usr/local/lib/pkgconfig 
export PKG_CONFIG_PATH
#保存 执行下面的代码使程序生效
source /etc/bash.bashrc

3.4 安装cv_bridge。不使用ROS自带的OpenCV库，使用自己安装的OpenCV库，cv_bridge充当ROS和OpenCV之间的桥梁。

a.下载源代码。由于我的Ubuntu版本为16.04，对应的ROS版本为kinetic，下面我给出该版本的下载链接:kinetic-cv_bridge阿里云下载链接 提取码: p06k。如果Ubuntu为其他版本，请从以下链接的分支中选取适合自己版本的cv_bridge。Github链接

b.解压工具将压缩包解压出来，然后打开下载好的软件包中的CMakeLists.txt文件，将自己已安装好的OpenCV版本和位置链接进去。修改代码如下：

#这几行是原来就有的
find_package(OpenCV 3 REQUIRED
  COMPONENTS
    opencv_core
    opencv_imgproc
    opencv_imgcodecs
  CONFIG
)
#在其上方添加一行  这里是自己安装的opencv的路径
set(OpenCV_DIR /usr/local/share/OpenCV)
#并修改第一行，这里是自己安装的opencv版本
find_package(OpenCV 3.3.1 REQUIRED
  COMPONENTS
    opencv_core
    opencv_imgproc
    opencv_imgcodecs
  CONFIG
)

注意：如果你的OpenCV是2版本的，因为2版本中没有opencv_imgcodecs包。因此后期编译出现错误，建议opencv换为3版本。

c.编译和安装cv_bridge

cd kinetic-cv_bridge
mkdir build
cd build
cmake ..
make
sudo make install

4.下载和安装oak ros软件包

4.1 下载oakd-ros-simple工程包

cd $HOME/catkin_ws/src
git clone https://github.com/mapping520/oakd-ros-simple.git
cd oakd-ros-simple
sudo apt-get install tar
tar zxvf depthai-core.tar.gz

4.2 删除hunter文件。因为hunter仅是C/C++项目的CMake依赖项管理器，去除它可以避免外部库的错误提示信息。

#打开新终端
rm -r ~/.hunter

4.3 先安装相机官方依赖库depthai-core。(两种方式：源码安装或编译包安装)

 方式一：源码安装。

1）源码配置依赖

$ cd catkin_ws/src/oakd-ros-simple/depthai-core
$ mkdir build && cd build
$ cmake .. -DBUILD_SHARED_LIBS=ON

出现以下信息表示编译成功。

2）编译depthai-core包。

make

出现以下界面说明编译成功。

3）最后执行以下指令进行安装。

sudo make install

方式二：编译包deb安装

#新终端
git clone https://github.com/mapping520/depthai_2.16.0_amd64.git
cd ~/depthai_2.16.0_amd64
sudo dpkg -i depthai_2.16.0_amd64.deb

4.4 包含oakd-ros-simple工程包的工作空间进行编译，以实现对oakd相机的ros配置。

a. 配置

cd ~/catkin_ws
#使用上述方式一源码安装的depthai-core,需执行下面一条指令.否则不需要执行.
catkin config -Ddepthai_DIR=<your_workspace_path>/src/oakd-ros-simple/depthai-core/build/install/lib/cmake/depthai
#工作空间编译
catkin_make

b. 删掉工作空间catkin_ws下除src外的所有文件，在oakd-ros-simple工程中的oakd-ros-simple/CMakeLists.txt文件中添加一行代码，确保找到自己安装的OpenCV3.3.1。重新返回步骤d编译整个catkin_ws工作空间。

出现以下提示信息说明编译成功。

4.5 PC的usb3.0接口连接oak-d相机。执行以下指令连接相机： 

cd ~/catkin_ws
source devel/setup.bash
echo 'SUBSYSTEM=="usb", ATTRSidVendor=="03e7", MODE="0666"' | sudo tee /etc/udev/rules.d/80-movidius.rules
roslaunch oakd_ros main.launch

#新终端下可以查看发布的数据节点
rostopic list

另打开一个新终端，启动rviz，通过add订阅相应节点，查看相机获取的数据。

roscd oakd_ros
rviz -d rviz.rviz

4.6 配置工作空间路径，使得每打开一个新的终端会自动刷新环境变量。执行以下指令：

echo "source ~/catkin_ws/devel/setup.bash" >> ~/.bashrc

注意，如果你的工作空间的名称不是catkin_ws，你需要把上面的catkin_ws换成自己的名称。

4.7 更改/catkin_ws/src/oakd-ros-simple/launch/main.launch下相应节点的开关状态，以发布所需的数据。例如，我们需要相机的双目图像数据，就需要把文件中第17行的/get_stereo_ir变量由false改为true：

另外，想获取彩色数据，可以控制打开第15行的/get_rgb等参数状态。

四、常见问题

问题1：搭建ros环境过程中进行rosdep操作时出现“website may be down”错误。

解决方法：

#先执行此指令
sudo pip install rosdepc
#如果上一条执行后显示没有pip可以试试pip3。即换成此指令,上一条执行成功的话就不用了.
sudo pip3 install rosdepc
#如果换成第二条pip3还不行,则执行此指令.
sudo apt-get install python3-pip
sudo pip3 install rosdepc
#最后重新初始化
sudo rosdepc init
rosdepc update

问题2：depthai-core源码编译出现无法下载资源包的问题。

解决方法：depthai-core包的安装采用第二种方式。

问题3：depthai-core源码编译过程中出现hunter问题。

解决方法：新终端下执行以下指令删除hunter文件。然后把建立的build文件删掉，重新编译depthai-core包。

#终端
rm -r ~/.hunter

问题4：depthai-core源码编译出现CMake版本过低问题。

解决方法：安装高版本的CMake编译工具。Cmake安装完毕后，再次把刚刚建立的build文件删掉，重新编译depthai-core包。

1.下载CMake3.10及以上版本的软件包，这里以3.14.0版本为例。切记不要执行这条指令sudo apt-get autoremove cmake，这样会把之前用 cmake 编译好的包都给卸载掉，包括ros。比较简单的方法是下载 cmake 压缩包，直接覆盖掉系统的 cmake。

2.解压工具进行工程包解压，

#新终端
cd cmake-3.14.0
mkdir build && cd build
cmake ..
make
sudo make install

3.运行后查看CMake版本。

cmake --version

若出现以下结果，说明CMake安装成功。

问题5：depthai-core源码编译出现no match for call to '(const std::hash<dai::DatatypeEnum>) ...'

解决方法：安装升级gcc、g++。gcc安装完毕后，再次把刚刚建立的build文件删掉，重新编译depthai-core包。

#1. 安装gcc和g++的7版本，其他版本也可安装，最好选用7版本及以上。
sudo add-apt-repository ppa:ubuntu-toolchain-r/test
sudo apt-get update 
sudo apt-get install gcc-7
sudo apt-get install g++-7
# 2. 配置:将gcc7，g++7作为默认选项
sudo update-alternatives --install /usr/bin/gcc gcc /usr/bin/gcc-7 100
sudo update-alternatives --config gcc

sudo update-alternatives --install /usr/bin/g++ g++ /usr/bin/g++-7 100
sudo update-alternatives --config g++

问题6：编译catkin_ws工作空间出现catkin未找到指令

解决方法：安装catkin编译工具

sudo apt-get update
sudo apt-get install python3-catkin-tools

问题7：编译catkin_ws工作空间出现depthai::opencv目标没有生成问题

原因：先前在安装depthai-core时，自己的opencv库版本与代码要寻找的版本不一致，也就可选的没有生成depthai::opencv。因此需要把代码中要寻找的opencv版本改为任意版本都可以，让它找到opencv库来生成对应的depthai::opencv。以供oakd-ros-simple编译时链接到。注意，确保自己的opencv在3版本及以上。

解决方法：修改depthai-core/cmake/depthaiDependencies.cmake文件中的代码，然后重新编译安装depthai-core。

问题8：depthai-core包源码编译出现CV_16FC1和CV_16FC3类型错误

解决方法：修改depthai-core/src/opencv/ImgFrame.cpp文件中的部分代码，CV_16FC1改为CV_16SC1，CV_16FC3改为CV_16SC3。保存并重新编译安装depthai-core。

问题9：编译catkin_ws工作空间出现TypeError：signal handler must be signal.STG_TGN ...

解决方法：删掉工作空间catkin_ws下除src外的所有文件，更换指令重新编译。

cd ~/catkin_ws
catkin_make -Ddepthai_DIR=<your_workspace_path>/src/oakd-ros-simple/depthai-core/build/install/lib/cmake/depthai

问题10：相机出现发烫现象

解决方法：默认下我们的yolo相关节点结果也发布了，这就使得相机在全速工作，因此出现相机发热现象。当我们不需要YOLO的结果、点云结果和图像压缩结果时，可以把代码中第43行的/get_YOLO，第19行的/get_pointcloud，第11行的/get_compressed变量由true改为false。

▌参考资料

https://docs.oakchina.cn/en/latest/
https://www.oakchina.cn/selection-guide/

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