基于Ubuntu的ORB-SLAM2项目环境搭建过程

关于ORB-SLAM2

• 机器人所研究SLAM的学长介绍，ORB-SLAM2是双目SLAM的很成熟的一个算法
• 由于项目需要双目摄像头测的距离来调节摄像头焦距，以及后期的实景AR加入，所以从双目视频流，得到每一帧图像上每一点，对应实际的摄像头到实际物体间的空间距离，和摄像头所在实景的三维空间数据，是项目采用ORB-SLAM2算法的原因
• 相关博客会记录，ORB-SLAM2环境搭建，ORB-SLAM2代码原理和实际测试，双目SLAM测出距离对应焦距调节（后两个，之后完成补上链接）

环境搭建

• 环境搭建总体参考上节中GitHub链接，以及ORB-SLAM2搭建详细过程
• 记录如下原因，
  • 一是为针对本项目需要（双目视频流实时测距）的环境搭建提供提醒和参考
  • 二是第一次接触CV工程化代码，希望自己除了乖乖的听话的搭建环境之外，了解工程化代码的依赖、链接...等关系，也为之后项目系统搭建、降低时延优化，夯实基础。
  • 三是虽然环境搭建已经有前车之鉴，但是在计算机学院的诸多环境配置中，博客总结终究纸上得来，无法应对复杂的环境变化；而且博客上的方法，很多还是不如官方库、GitHub - Readme中的方法，下文完全遵循各GitHub - Readme，加之自己bug的补充，或许能提供更舒适的用户体验～

已有环境

• 没有如下软件或环境，最好先行安装；检查是否有该环境的最好方式应该是查看--version了～
  • Ubuntu16.04
  • apt 1.2.29 (amd64)
  • git 2.7.4
  • gcc 5.4.0
  • python 2.7.12

创建环境

新建项目目录

• 目录SLAM （我取的项目名，随意即可～）

安装Pangolin

• GitHub for Pangolin，在Readme中已经有一个安装说明，补充一个参考ubuntu Pangolin 从源码安装
• What is pangolin? 穿山甲hhh～从CV角度，阅读过上小段中GitHub - Readme中的简介，概述可以说是加快3D可视化和UI交互的OpenGL库
• Pangolingit clone之后，安装Pangolin必须的依赖
  1. OpenGL sudo apt install libgl1-mesa-dev
  2. Glew sudo apt install libglew-dev ，也是OpenGL的库
  3. CMake sudo apt install cmake ，CMake就要好好介绍介绍了～在openCV下载与MacOS系统下的cLion配置一文中，我已经粗浅的接触到C与C++编译环境的配置，此处又涉及而且刚刚结束的一学期OS课程中粗浅地学习了链接等知识，故而在CMake & Make——链接初探一文中看看CMake & Make～
• Pangolin推荐的和选择性的依赖，下面我会逐一将探索得到的相关软件信息记录，并判断是否有利于项目，决定是否安装
  1. Wayland sudo apt install pkg-config & sudo apt install pkg-config
     按照wiki上的说明，"Wayland是一个通信协议，规定了显示服务器与其客户机之间的通信方式。窗口管理器简化成显示管理服务，专门负责渲染那些屏幕上的程序。这比X Window System中的窗口管理器要更简单、高效。"考虑项目可能涉及阶段性的窗口视频显示来代替VR HMD显示，所以下载
  2. FFMPEG (For video decoding and image rescaling) sudo apt install ffmpeg libavcodec-dev libavutil-dev libavformat-dev libswscale-dev libavdevice-dev项目涉及硬件及软件编解码，FFMPEG也是编解码常用的平台，故下载
  3. DC1394 (For firewire input) sudo apt install libdc1394-22-dev libraw1394-dev 适用于firewire camera，项目仅涉及视频流层面，但为未涉及摄像头层面，故未下载
  4. libuvc (For cross-platform webcam video input via libusb) git://github.com/ktossell/libuvc.git 项目确实采用的是UVC camera，相关介绍可见libuvc与webcam的开发（一） - UVC协议，但是我么购买的是商家集成封装好的直接USB3.0接口导出视频流的摄像机，故此处不需。
  5. libjpeg, libpng, libtiff, libopenexr (For reading still-image sequences) sudo apt install libjpeg-dev libpng12-dev libtiff5-dev libopenexr-dev
     ...GitHub上还有一些，但没有仔细介绍，而且和项目无关，故不写
• 搭环境（以下关于cmake指令在“CMake & Make——链接初探“一文中也有介绍）
  • 在搭环境之前，对pangolin源码做一点修改，避免之后出现bug
  • vim打开Pangolin/src/display/device/display_x11.cpp，改变第110行的GLX_DOUBLEBUFFER , glx_doublebuffer ? True : False, 为 GLX_DOUBLEBUFFER , glx_doublebuffer ? False : False,
  • 搭环境：

  // under the directory of SLAM (the dir of my project)
  cd Pangolin
  mkdir build
  cd build
  cmake ..
  cmake --build .
  sudo make install		# can not find in the Readme.md of Pangolin GitHub, but it is necessary to install in /usr/local/bin/

• 生成了一堆.o可执行文件，pangolin配置完成
  

• 测试安装是否成功，可以在/usr/local/bin/include目录下查找。

安装OpenCV 3.2

• 在之前的视频流拼接学习中，发现OpenCV是一款好用的视频图像处理软件，应该也是入门Computer vision的路径之一，只是版本较多更新也很多，网上的源码openCV2、3都有，我之前下载最新版本4.1，无奈网站上的大多数源码都通不过编译，而刚刚入门openCV的本咸鱼还不很了解OpenCV，代码运行常有一筹莫展
• 所以，我的建议是，在熟练OpenCV之前，版本尽量和源码保持一致，此处GitHub显示ORB-SLAM2支持2.4.3 & 2.4.11 & 3.2
• 下面说安装搭建OpenCV 3.2环境，部分参考ubuntu 16.04 OpenCV3.2.0完全编译安装（下文和这篇博客有不同的命令行使用习惯，建议完全按照一篇，勿混用）
  1. 下载OpenCV 3.2的.tar.gz版本到项目SLAM目录下
  2. 解压 tar -zxvf [filename.tar.gz] （Linux下的打包解压，随意搜索即得，至于tar之后参数的意义倒是非常好奇)
  3. 安装一些官网上没说，但之后发现ORB - SLAM2必须要的依赖，安装libgtk2.0-dev sudo adt-get install libgtk2.0-dev 和 pkg-config sudo apt-get install pkg-config
  4. CMake将分散的程序构建为可执行文件

  cd opencv-3.2.0/
  mkdir build
  cd build
  cmake ..
  make		# wait for several minutes
  # a lot of guidance of this instruction is `make -j4`
  # but i do not find out the meaning of parameter -j4, so i give up to use it
  sudo make install		# after compiling, install it to /usr/local/bin, so "sudo" higher permission is needed.

• 测试安装是否成功，也可以直接跑一个openCV的程序
  • 输入 pkg-config --modversion opencv
  • 得到版本号3.2.0
• 初步认为安装成功

安装Eigen

• Eigen官网，" is a C++ template library for linear algebra: matrices, vectors, numerical solvers, and related algorithms."

1. 官网下载3.3.7版本到项目SLAM目录下
2. 解压 tar -jxvf [filename.tar.bz2]
3. CMake & Make，同上面几个几乎一样的步骤

• 代码如下

cd [eigen] # file name of eigen dir
mkdir build
cd build 
cmake ..
make
sudo make install 

• 但在进行了第三行cmake时
  

• 发现有很多相关库没有装（有点困惑），所以尝试装了 Boost BLAS LAPACK，一个基础库，两个和线性代数相关的库

sudo apt-get update
sudo apt-get install libboost-dev libboost-thread-dev libboost-filesystem-dev
sudo apt-get install libblas-dev
sudo apt-get install liblapack-dev

• 然后再进行cmake ..及其之后的指令操作

• 这种方法，最终可用 /usr/local/include/eigen3/Eigen/src/Core/util$ vim Macros.h 查看版本 3.3.7，认为安装成功

• 安装Eigen的另一种简单方法，在进行到第一次cmake之后，我在网上查了安装Eigen的步骤，ubuntu16.04+eigen3安装，但是上一种方法比较知根知底...

• 发现 sudo apt-get install libeigen3-dev，一条指令即可完成安装，之后 cd /usr/include/eigen3/Eigen/src/Core/util/ 目录下的 Macros.h 查看版本号为 3.2.92 符合版本要求

DBoW2 and g2o (Included in Thirdparty folder)

• 最初以为这两个库也需要安装，但发现在下载的ORB-SLAM2的 GitHub中的 Thirdparty中有，而且build.sh文件里面也有想过安装，故不需要自己安装。

尝试运行

1. 在项目目录SLAM下 cd ORB_SLAM2-master/
2. 一系列cmake & make：给权限 chomd +x build.sh，运行 ./build.sh

• 点评一二，为什么此处的cmake和make，跟上面见到的诸多cmake make不同呢～个人以为这是非常优秀的工程化开发习惯。
• 输入 vim build.sh查看shell文件，发现在此文件中运行环境已经全部配置好
• 提醒，有说法 make -j使用多编译器，容易崩，本机运行也崩了一次，在vim中将所有 make -j改为 make

echo "Configuring and building Thirdparty/DBoW2 ..."

cd Thirdparty/DBoW2
mkdir build
cd build
cmake .. -DCMAKE_BUILD_TYPE=Release
make -j

cd ../../g2o

echo "Configuring and building Thirdparty/g2o ..."

mkdir build
cd build
cmake .. -DCMAKE_BUILD_TYPE=Release
make -j

cd ../../../

echo "Uncompress vocabulary ..."

cd Vocabulary
tar -xf ORBvoc.txt.tar.gz
cd ..

echo "Configuring and building ORB_SLAM2 ..."

mkdir build
cd build
cmake .. -DCMAKE_BUILD_TYPE=Release
make -j

3. Debug(回忆起了OS vim 干de bug的心酸经历...不过目前碰到的几个bug相对课上任务来说非常容易)

• error: usleep is not declared in this scope ，加入下面的头文件：

#include 
#include 
#include 

• 这条error出现的非常频繁，我猜测可能是Ubuntu16.4和14.4环境不同的原因，假如搭建过程中Ubuntu14.4中没出现这个问题，那我的猜测才可能有几分道理。

• 也思考过把这三条头文件加入某个库函数比如 system.h 但是未找到，故尚未实施

• 最终得到可执行的“ libORB_SLAM2.so at lib folder and the executables mono_tum, mono_kitti, rgbd_tum, stereo_kitti, mono_euroc and stereo_euroc in Examples folder."

测试环境搭建是否成功

尝试数据集

• 下载Vicon Room 1 01到项目SLAM文件夹下，在ORB...文件夹下输入
  /ORB_SLAM2-master$ ./Examples/Stereo/stereo_euroc Vocabulary/ORBvoc.txt Examples/Stereo/EuRoC.yaml ../mav0/cam0/data ../mav0/cam1/data ./Examples/Stereo/EuRoC_TimeStamps/V101.txt

出现一系列新bug

• 提醒：下文中所有的bug，均已在上文过程中修复
• 新bug1 ： terminate called after throwing an instance of 'std::runtime_error' what(): Pangolin X11: Unable to retrieve framebuffer options Aborted (core dumped)
  • 对于这个问题，GitHub上我找到两种解决方案，方案1 & 方案2
  • 我采用方案2解决该问题之后，出现又一个新bug
• 新bug2: /parallels/Desktop/slam/opencv-3.2.0/modules/highgui/src/window.cpp:565: error: (-2) The function is not implemented. Rebuild the library with Windows, GTK+ 2.x or Carbon support. If you are on Ubuntu or Debian, install libgtk2.0-dev and pkg-config, then re-run cmake or configure script in function cvNamedWindow
  • 按照要求，乖乖的install libgtk2.0-dev sudo adt-get install libgtk2.0-dev and pkg-config sudo apt-get install pkg-config，然后re-run

成功运行双目数据集

下一步

• 基于项目需求，分析SLAM算法，或融入或提取出项目需要的部分
  • 双目视频流导入
  • 实时求出每几帧视频图像上点阵对应实物到摄像头的距离

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上述内容如有问题，恳请指正