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本文主要是总结7.15日到7.21日期间对ROS图像数据传递的学习,美其名曰总结,说白了就是搬砖。网页链接如下:
- Converting between ROS images and OpenCV images (C++)
- Writing a Simple Image Publisher (C++)
- Writing a Simple Image Subscriber (C++)
- Running the Simple Image Publisher and Subscriber with Different Transports
上述四个链接均是官网关于ROS图像传递的相关功能包和教程,最后一个链接还没有用到,所以没有详细看,只是记录在案。
1. Converting between ROS images and OpenCV images (C++)
该链接教程阐述了如何实现ROS图像和OpenCV之间的图像转换。ROS以sensor_msgs/image消息格式传递图像信息,而ROS库cvBridge为ROS和OpenCV的交互提供了接口。
1.1. ROS images => OpenCV images
CvBridge定义一个包含OpenCV图像、编码和ROS头的CvImage类。类定义如下:
namespace cv_bridge {
class CvImage
{
public:
std_msgs::Header header;
std::string encoding;
cv::Mat image;
};
typedef boost::shared_ptr<CvImage> CvImagePtr;
typedef boost::shared_ptr<CvImage const> CvImageConstPtr;
}
将ROS sensor_msgs/Image消息转换为CvImage时,CvBridge会采用两种不用的方式:
1. 如果需要修改本地数据,则必须制作一个ROS消息数据的副本
2. 如果无需修改本地数据,则可以直接共享ROS消息数据
CvBridge提供了以下函数实现CvImage转换:
CvImagePtr toCvCopy(const sensor_msgs::ImageConstPtr& source,
const std::string& encoding = std::string());
CvImagePtr toCvCopy(const sensor_msgs::Image& source,
const std::string& encoding = std::string());
CvImageConstPtr toCvShare(const sensor_msgs::ImageConstPtr& source,
const std::string& encoding = std::string());
CvImageConstPtr toCvShare(const sensor_msgs::Image& source,
const boost::shared_ptr<void const>& tracked_object,
const std::string& encoding = std::string());
输入为图像消息指针和编码参数。编码指向目标CvImage。即使源数据格式和目标编码匹配,toCvCopy函数也会对ROS消息的图像数据进行拷贝,用户可以自由修改返回的CvImage数据;如果原图像数据格式和目标图像数据格式匹配,toCvShare函数将返回指向ROS消息数据中cv::Mat,只要您持有返回的CvImage数据的副本,就不会释放ROS消息数据。如果编码不匹配,它将分配一个新缓冲区并执行转换。返回的CvImage无法被修改,因为它可能与ROS图像消息共享数据,而ROS图像消息坑你与其他回调函数共享。
cv_bridge::CvImagePtr cv_ptr;
cv_ptr = cv_bridge::toCvCopy(msg, sensors_msgs::image_encodings::BGR8);
cv::imshow("view", cv_ptr->image);
cv_bridge::CvImagePtr cv_ptr;
cv_ptr = cv_bridge::toCvShare(msg, sensors_msgs::image_encodings::BGR8);
cv::imshow(“view”, cv_ptr->image);
PS:当指向包含要转换的sensor_msgs/Image的其他消息类型(如stereo_msgs/DisparityImage)时,toCvShare的第二重载方式更加方便
如果没有给出编码,则目标图像编码将与图像消息编码相同。在这种情况下,toCvShare()保证不复制图像数据。图像编码可以是以下OpenCV图像编码中的任何一种:
- 8UC[1-4]
- 8SC[1-4]
- 16UC[1-4]
- 16SC[1-4]
- 32SC[1-4]
- 32FC[1-4]
- 64FC[1-4]
对于常见的图像编码,CvBridge会进行必要的颜色和像素深度变换,为了使用该功能,指定编码为下列字符串:
字符串 |
编码 |
颜色格式 |
mono8 |
CV_8UC1 |
grayscale image |
mono16 |
CV_16UC1 |
16-bit grayscale image |
bgr8 |
CV_8UC3 |
color image with blue-green-red color order |
rgb8 |
CV_8UC3 |
color image with red-green-blue color order |
bgra8 |
CV_8UC4 |
BGR color image with an alpha channel |
rgba8 |
CV_8UC4 |
RGB color image with an alpha channel |
PS:mono8和bgr8是OpenCV大多数函数使用图像编码格式
最后,CvBridge会将Bayer模式编码作为8UC1编码格式,不会对Bayer格式进行互相转换;在典型的ROS系统中,这一步通过image_proc来实现。CvBridge识别以下Bayer编码:
- bayer_rggb8
- bayer_bggr8
- bayer_gbrg8
- bayer_grbg8
1.2. OpenCV images => ROS images
将CvImage图像转变为ROS图像,使用toImageMsg()成员函数:
class CvImage
{
sensor_msgs::ImagePtr toImageMsg() const;
void toImageMsg(sensor_msgs::Image& ros_image) const;
};
如果是一个已经分配的CvImage,需要填写对应的头文件和编码域。
sensor_msgs::ImagePtr msg = cv_bridge::CvImage(std_msgs::Header(), "bgr8", cv::Mat srcImage).toImageMsg();
1.3. ROS图像节点实战
该节点监听ROS图像信息话题,将图像转换为cv::Mat,并在其上画圆,用OpenCV显示,然后重新借助ROS发布。
sensor_msgs
cv_bridge
roscpp
std_msgs
image_transport
- 在SRC文件夹下创建 image_convert.cpp
#include
#include
#include
#include
#include
#include
static const std::string OPENCV_WINDOW = "Image window";
class ImageConverter
{
ros::NodeHandle nh_;
image_transport::ImageTransport it_;
image_transport::Subscriber image_sub_;
image_transport::Publisher image_pub_;
public:
ImageConverter()
: it_(nh_)
{
image_sub_ = it_.subscribe("/camera/image_raw", 1,
&ImageConverter::imageCb, this);
image_pub_ = it_.advertise("/image_converter/output_video", 1);
cv::namedWindow(OPENCV_WINDOW);
}
~ImageConverter()
{
cv::destroyWindow(OPENCV_WINDOW);
}
void imageCb(const sensor_msgs::ImageConstPtr& msg)
{
cv_bridge::CvImagePtr cv_ptr;
try
{
cv_ptr = cv_bridge::toCvCopy(msg, sensor_msgs::image_encodings::BGR8);
}
catch (cv_bridge::Exception& e)
{
ROS_ERROR(“cv_bridge exception: %s”, e.what());
return;
}
if (cv_ptr->image.rows > 60 && cv_ptr->image.cols > 60)
cv::circle(cv_ptr->image, cv::Point(50, 50), 10, CV_RGB(255,0,0));
cv::imshow(OPENCV_WINDOW, cv_ptr->image);
cv::waitKey(3);
image_pub_.publish(cv_ptr->toImageMsg());
}
};
int main(int argc, char argv)
{
ros::init(argc, argv, “image_converter”);
ImageConverter ic;
ros::spin();
return 0;
}
namespace enc = sensor_msgs::image_encodings;
void imageCb(const sensor_msgs::ImageConstPtr& msg)
{
cv_bridge::CvImageConstPtr cv_ptr;
try
{
cv_ptr = cv_bridge::toCvShare(msg, enc::BGR8);
}
catch (cv_bridge::Exception& e)
{
ROS_ERROR(“cv_bridge exception: %s”, e.what());
return;
}
}
如果传入的消息是bgr8
编码的,cv_ptr
将不会对数据进行复制。如果消息的编码格式不同,但可以进行转换编码,CvBridge将会为cv_ptr分配一个新的缓冲区并执行转换。如果没有异常处理,则只需要一行代码就够了;但如果是一个不支持的传入消息编码格式,则会中断该节点。
namespace enc = sensor_msgs::image_encodings;
void imageCb(const sensor_msgs::ImageConstPtr& msg)
{
cv_bridge::CvImageConstPtr cv_ptr;
try
{
if (enc::isColor(msg->encoding))
cv_ptr = cv_bridge::toCvShare(msg, enc::BGR8);
else
cv_ptr = cv_bridge::toCvShare(msg, enc::MONO8);
}
catch (cv_bridge::Exception& e)
{
ROS_ERROR(“cv_bridge exception: %s”, e.what());
return;
}
}
在这种情况下,我们想使用支持的颜色格式,如果不支持则返回到单色格式,如果输入的兔形象是bgr8
或者mono8
,可以避免数据拷贝。
1.2. Writing a Simple Image Publisher (C++)
1.3. Writing a Simple Image Subscriber (C++)
上述两个链接指向ROS官方的ROS图像节点的教程。为了避免文章太长,发布在另一篇博客中,ROS的相机节点