Astra相機的ROS開發環境配置與使用

一、Astra相機簡介
二、搭建ROS作業空間
- 1.下載ROS驅動功能包
- 2.安裝依賴
- 3.配置作業空間
三、配置設備節點
- 1.固定設備串口號
- 2.獲取設備資訊
- 3.修改launch檔案
四、啟動相機節點
五、配置相機內參
- 1.下載內參檔案
- 2.使用內參檔案
- 3.啟動launch
六、RVIZ查看點云
- 1.啟動rviz
- 2.查看點云
- 3.快捷啟動rviz
- 4.保存點云資訊
- 5.查看pcd檔案

一、Astra相機簡介

在這里插入圖片描述
Astra相機（售價150）是由樂視與奧比中光合作生產的一款體感相機，其對標微軟Kinect相機（售價800+），可用于機器視覺、3D點云、opencv、SLAM學習，支持ROS框架能夠在ubuntu、windows、Android等系統下進行開發，其官方（https://orbbec3d.com/develop/）提供了相應的SDK供開發者使用，
在這里插入圖片描述
相機的具體引數如下所示，本文主要講解如何在Ubuntu端搭建基于ROS的開發環境，

二、搭建ROS作業空間

1.下載ROS驅動功能包

Astra相機官方提供了ROS驅動進行開發，該驅動目前僅支持ROS Kinetic 和 Melodic版本，

該專案的官方地址為https://github.com/orbbec/ros_astra_camera，由于處于外網原因，建議將其搬運至國內碼云后進行下載，此處提供我搬運的碼云地址：https://gitee.com/jasonli0012/ros_astra_camera
在這里插入圖片描述

2.安裝依賴

下載完專案原始碼后，需要先進行安裝依賴檔案，此處安裝命令中的**$ROS_DISTRO**將根據你的ROS版本不同而不同，此處我選擇Melodic版本進行開發，Astra相機同樣支持ROS Kinetic版本的開發，

sudo apt install ros-$ROS_DISTRO-rgbd-launch ros-$ROS_DISTRO-libuvc ros-$ROS_DISTRO-libuvc-camera ros-$ROS_DISTRO-libuvc-ros

在這里插入圖片描述

3.配置作業空間

完成安裝依賴檔案后，需要新建一個作業空間用于對Astra相機的ROS開發，

# 新建作業空間
mkdir -p astra/src
cd astra
catkin_make
source devel/setup.bash
# 將下載的原始碼移動至src目錄下
cd src
mv ~/ros_astra_camera ~/ws/astra/src/
# 編譯
cd ..
catkin_make

編譯成功后如圖所示：
在這里插入圖片描述
此處建議大家將source devel/setup.bash寫入 .bashrc檔案中，以防止之后重復操作，此處我用的命令列為zsh所以修改的檔案為 .zshrc，加載的檔案為 setup.zsh，

# bash
sudo vi ~/.bashrc
# 填寫你自己的作業空間目錄
source ~/ws/astra/devel/setup.bash


# zsh
sudo vi ~/.zshrc
# 填寫你自己的作業空間目錄
source ~/ws/astra/devel/setup.zsh

在這里插入圖片描述

三、配置設備節點

1.固定設備串口號

為了方便之后進行開發，需要將Astra相機的串口號固定表示，其官方功能包中就自帶腳本，只需要直接運行即可，

roscd astra_camera
# 運行腳本
./scripts/create_udev_rules

出現如下圖所示內容即表明成功，
在這里插入圖片描述
隨后再次編譯作業空間即可，

# 到達作業空間下
roscd astra_camera
cd ../..
# 編譯
catkin_make -j7

上述命令中編譯命令catkin_make后帶的引數表示使用幾核（CPU核心）進行編譯，此處表明使用7核心進行編譯以達到快速編譯，

2.獲取設備資訊

由于官方提供的launch檔案是通過設備的 vendor （設備貼牌）和 product （設備ID）進行啟動節點的，所以首先我們需要確定設備的貼牌和ID ，

在命令列輸入命令lsusb分別查看Astra相機插拔前后的設備資訊，可以發現設備資訊，
在這里插入圖片描述
通過對比，排除多出的USB驅動外，剩余的兩項即為設備資訊

Bus 001 Device 019: ID 2bc5:0502  
Bus 001 Device 018: ID 2bc5:0403

其中設備的貼牌為 2bc5 ，而0502 代表彩色攝像頭，0403代表深度攝像頭，

3.修改launch檔案

在獲取設備資訊后，我們需要修改官方提供的launch檔案，

# 找到launch檔案所在目錄
roscd astra_camera/launch
# 編輯launch檔案
sudo gedit astra_pro，launch

打開launch檔案后，找到第71行，將設備的屬性修改為彩色相機的設備ID，
在這里插入圖片描述

四、啟動相機節點

啟動launch檔案，運行節點，出現如下圖所示內容即表示運行成功，此處黃色報警內容可暫時忽略，

roslaunch astra_carma astrapro.launch

在這里插入圖片描述
另開命令列運行rqt節點

 rosrun rqt_image_view rqt_image_view

在rqt工具上方選擇所需訂閱的話題即可調出不同的圖片，此處展示為彩色圖片（rgb）中的原圖（image_raw），此外也可以選擇深度、紅外等所需影像，
在這里插入圖片描述

五、配置相機內參

1.下載內參檔案

由于相機本身存在畸變，所以需要使用一些組態檔來完成去畸變作業，此處給出Astra相機中彩色相機和深度相機的內參組態檔，

camera.yaml檔案

image_width: 640
image_height: 480
camera_name: camera
camera_matrix:
  rows: 3
  cols: 3
  data: [577.54679,   0.     , 310.24326,
           0.     , 578.63325, 253.65539,
           0.     ,   0.     ,   1.     ]
camera_model: plumb_bob
distortion_model: plumb_bob
distortion_coefficients:
  rows: 1
  cols: 5
  data: [0.125197, -0.196591, 0.006816, -0.006225, 0.000000]
rectification_matrix:
  rows: 3
  cols: 3
  data: [1., 0., 0.,
         0., 1., 0.,
         0., 0., 1.]
projection_matrix:
  rows: 3
  cols: 4
  data: [590.55457,   0.     , 306.57339,   0.     ,
           0.     , 592.83978, 256.43008,   0.     ,
           0.     ,   0.     ,   1.     ,   0.     ]

depth.yaml 檔案

image_width: 640
image_height: 480
camera_name: depth_Astra_Orbbec
camera_matrix:
  rows: 3
  cols: 3
  data: [582.795354, 0.000000, 326.415982, 0.000000, 584.395006, 249.989410, 0.000000, 0.000000, 1.000000]
distortion_model: plumb_bob
distortion_coefficients:
  rows: 1
  cols: 5
  data: [-0.068613, 0.174404, 0.001015, 0.006240, 0.000000]
rectification_matrix:
  rows: 3
  cols: 3
  data: [1.000000, 0.000000, 0.000000, 0.000000, 1.000000, 0.000000, 0.000000, 0.000000, 1.000000]
projection_matrix:
  rows: 3
  cols: 4
  data: [586.186035, 0.000000, 329.702427, 0.000000, 0.000000, 590.631409, 250.167765, 0.000000, 0.000000, 0.000000, 1.000000, 0.000000]

復制上述檔案并放置到cfg檔案夾中即可，

#路徑
roscd astra_camera/cfg

在這里插入圖片描述

2.使用內參檔案

為了在啟動launch檔案時呼叫內參檔案，需要對其進行修改，

roscd astra_camera/launch
sudo gedit astrapro.launch

在這里插入圖片描述
此處使用gedit編輯器打開launch檔案并修改其25、26行內容，將內參檔案的地址填寫入內，

# 原內容：
<arg name="rgb_camera_info_url"   default="" />
<arg name="depth_camera_info_url" default="" />
# 替換為：
<arg name="rgb_camera_info_url"   default="file://$(find astra_camera)/cfg/camera.yaml" />
<arg name="depth_camera_info_url" default="file://$(find astra_camera)/cfg/depth.yaml" />

隨后向下，找到第84行修改為如下內容：

# 原內容：
<param name="camera_info_url" value="" />
# 替換為：
<param name="camera_info_url" type="string" value="$(arg rgb_camera_info_url)" />

在這里插入圖片描述

3.啟動launch

配置完成后可以再次啟動節點，查看校準后的影像內容，

原始的深度圖：
在這里插入圖片描述
校準后的深度圖：

六、RVIZ查看點云

1.啟動rviz

除了使用rqt工具進行查看影像外，還可以使用rviz工具進行查看影像，命令列中直接啟動rviz工具，

rviz

在這里插入圖片描述
此時的rviz內尚未訂閱任何節點，此時可以訂閱查看影像資訊，點擊左下方Add按鈕選擇image型別，添加影像節點，

在這里插入圖片描述
隨后在左側打開選項卡image，在image Topic中選擇自己訂閱的節點即可，

上述步驟可重復進行，從而達到訂閱多個攝像頭節點，如下圖即為同時打開三個攝像頭，

2.查看點云

同樣再次點擊左下方Add按鈕，選擇PointCloud2型別新建內容，
在這里插入圖片描述
隨后，在左側PointCloud2選項下訂閱 /camera/depth_registered/points話題，并將Global Options下Fixed Frame選為camera_depth_optical_frame，完成上述操作后，即可在中央查看到點云選項，

在這里插入圖片描述

3.快捷啟動rviz

為了方便之后減少重復打開rviz添加上述內容的作業，此處提供了rviz的引數檔案以方便再次打開，

Panels:
  - Class: rviz/Displays
    Help Height: 0
    Name: Displays
    Property Tree Widget:
      Expanded:
        - /Global Options1
        - /Status1
        - /PointCloud21
        - /Depth1
        - /ir1
        - /RGB1
      Splitter Ratio: 0.5
    Tree Height: 361
  - Class: rviz/Selection
    Name: Selection
  - Class: rviz/Tool Properties
    Expanded:
      - /2D Pose Estimate1
      - /2D Nav Goal1
      - /Publish Point1
    Name: Tool Properties
    Splitter Ratio: 0.5886790156364441
  - Class: rviz/Views
    Expanded:
      - /Current View1
    Name: Views
    Splitter Ratio: 0.5
  - Class: rviz/Time
    Experimental: false
    Name: Time
    SyncMode: 0
    SyncSource: PointCloud2
Preferences:
  PromptSaveOnExit: true
Toolbars:
  toolButtonStyle: 2
Visualization Manager:
  Class: ""
  Displays:
    - Alpha: 0.5
      Cell Size: 1
      Class: rviz/Grid
      Color: 159; 147; 147
      Enabled: true
      Line Style:
        Line Width: 0.029999999329447746
        Value: Lines
      Name: Grid
      Normal Cell Count: 0
      Offset:
        X: 0
        Y: 0
        Z: 0
      Plane: XZ
      Plane Cell Count: 10
      Reference Frame: camera_depth_optical_frame
      Value: true
    - Alpha: 1
      Autocompute Intensity Bounds: true
      Autocompute Value Bounds:
        Max Value: 9.859000205993652
        Min Value: 0.5799999833106995
        Value: true
      Axis: X
      Channel Name: intensity
      Class: rviz/PointCloud2
      Color: 255; 255; 255
      Color Transformer: RGB8
      Decay Time: 0
      Enabled: true
      Invert Rainbow: false
      Max Color: 255; 255; 255
      Max Intensity: 4096
      Min Color: 0; 0; 0
      Min Intensity: 0
      Name: PointCloud2
      Position Transformer: XYZ
      Queue Size: 10
      Selectable: true
      Size (Pixels): 3
      Size (m): 0.009999999776482582
      Style: Squares
      Topic: /camera/depth_registered/points
      Unreliable: false
      Use Fixed Frame: true
      Use rainbow: true
      Value: true
    - Class: rviz/Image
      Enabled: true
      Image Topic: /camera/depth/image_rect
      Max Value: 1
      Median window: 5
      Min Value: 0
      Name: Depth
      Normalize Range: true
      Queue Size: 2
      Transport Hint: raw
      Unreliable: false
      Value: true
    - Class: rviz/Image
      Enabled: true
      Image Topic: /camera/ir/image
      Max Value: 1
      Median window: 5
      Min Value: 0
      Name: ir
      Normalize Range: true
      Queue Size: 2
      Transport Hint: raw
      Unreliable: false
      Value: true
    - Class: rviz/Image
      Enabled: true
      Image Topic: /camera/rgb/image_raw
      Max Value: 1
      Median window: 5
      Min Value: 0
      Name: RGB
      Normalize Range: true
      Queue Size: 2
      Transport Hint: raw
      Unreliable: false
      Value: true
  Enabled: true
  Global Options:
    Background Color: 48; 48; 48
    Default Light: true
    Fixed Frame: camera_depth_frame
    Frame Rate: 30
  Name: root
  Tools:
    - Class: rviz/Interact
      Hide Inactive Objects: true
    - Class: rviz/MoveCamera
    - Class: rviz/Select
    - Class: rviz/FocusCamera
    - Class: rviz/Measure
    - Class: rviz/SetInitialPose
      Theta std deviation: 0.2617993950843811
      Topic: /initialpose
      X std deviation: 0.5
      Y std deviation: 0.5
    - Class: rviz/SetGoal
      Topic: /move_base_simple/goal
    - Class: rviz/PublishPoint
      Single click: true
      Topic: /clicked_point
  Value: true
  Views:
    Current:
      Class: rviz/Orbit
      Distance: 3.863161325454712
      Enable Stereo Rendering:
        Stereo Eye Separation: 0.05999999865889549
        Stereo Focal Distance: 1
        Swap Stereo Eyes: false
        Value: false
      Focal Point:
        X: 2.0370023250579834
        Y: -1.0987344980239868
        Z: -0.031386714428663254
      Focal Shape Fixed Size: true
      Focal Shape Size: 0.05000000074505806
      Invert Z Axis: false
      Name: Current View
      Near Clip Distance: 0.009999999776482582
      Pitch: 0.004796733148396015
      Target Frame: <Fixed Frame>
      Value: Orbit (rviz)
      Yaw: 2.4886555671691895
    Saved: ~
Window Geometry:
  Depth:
    collapsed: false
  Displays:
    collapsed: false
  Height: 961
  Hide Left Dock: false
  Hide Right Dock: false
  QMainWindow State: 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
  RGB:
    collapsed: false
  Selection:
    collapsed: false
  Time:
    collapsed: false
  Tool Properties:
    collapsed: false
  Views:
    collapsed: false
  Width: 1920
  X: 0
  Y: 27
  ir:
    collapsed: false

新建檔案astra_camera.rviz并將上述檔案保存其內，最后將檔案反正如下目錄即可，

# 打開功能包根目錄
roscd astra_camera
# 新建檔案夾
mkdir rviz
cd rviz
# 復制上述檔案至astra_camera.rviz
sudo vi astra_camera.rviz

在這里插入圖片描述
最后，即可快捷啟動rviz環境了！

roscd astra_camera/
rviz -d rviz/astra_camera.rviz

在這里插入圖片描述

4.保存點云資訊

如果需要實時保存當前點云資訊，可以直接運行如下節點，該節點將把當前點云資訊保存至當前目錄下，

rosrun pcl_ros pointcloud_to_pcd input:=/camera/depth_registered/points

在這里插入圖片描述
保存點云資訊時，要注意及時停止（Ctrl+C）否則會生產大量的pcd檔案，

5.查看pcd檔案

查看pcd檔案需要使用特定工具，此處介紹工具pcl_viewer

# 安裝
sudo apt-get install  pcl-tools

查看檔案的方式如下，其中xxxx替換為所需查看的檔案名，

pcl_viewer xxxx.pcd

在這里插入圖片描述
打開后，可以使用滑鼠進行放大、縮小、移動，操作同rviz一樣，同時可以點擊鍵盤上的數字鍵1~5切換不同的顏色，

轉載請註明出處，本文鏈接：https://www.uj5u.com/qukuanlian/264538.html

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