Ubuntu20.04 ORB-SLAM2（含ROS）配置并在Gazebo下测试-Part1

前言

Ubuntu20.04系统安装ROS noetic(含Gazebo11)、安装ORB-SLAM2，并在此基础上实现基于ROS与Gazebo的ORB-SLAM2测试。

Part1：ROS、ORB-SLAM2安装

如果只是使用ORB-SLAM2进行数据集或摄像头实时采集的数据测试，那么安装ORB-SLAM2非常简单，这里重点介绍支持ROS的ORB-SLAM2安装。

1.ROS Noetic安装

ROS集成了很多SLAM所需的库，在Ubuntu20.04系统上，ROS noetic集成了较高版本的库，如OpenCV4.2.0，PCL-1.10.0，以及高版本的Boost、Egien3等，所以只要安装该版本操作系统下的ROS就不需要过于麻烦的安装各种库。下面介绍如何安装ROS：
（1）设置sources.list
设置电脑以安装来自packages.ros.org的软件。

sudo sh -c 'echo "deb http://packages.ros.org/ros/ubuntu $(lsb_release -sc) main" > /etc/apt/sources.list.d/ros-latest.list'

若下载速度缓慢，推荐就近选择一个镜像源替换上面的命令。例如，Tsinghua University为：

sudo sh -c '. /etc/lsb-release && echo "deb http://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/ros/ubuntu/ `lsb_release -cs` main" > /etc/apt/sources.list.d/ros-latest.list'

（2）设置密钥

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

若无法连接到密钥服务器，可以尝试替换上面命令中的 hkp://keyserver.ubuntu.com:80 为 hkp://pgp.mit.edu:80 。
（3）进行安装
首先，确保你的Debian软件包索引是最新的：

sudo apt update

然后选择你想安装的ROS：

完整桌面版安装（Desktop-Full）：除了桌面版的全部组件外，还包括2D/3D模拟器（simulator）和2D/3D 感知包（perception package），以及Gazebo11（强力推荐）。

sudo apt install ros-noetic-desktop-full

桌面版（Desktop）：包括了ROS-Base的全部组件，还有一些工具，比如rqt和rviz。

sudo apt install ros-noetic-desktop

ROS-Base（仅含骨架）：ROS packaging，build，和communication库。没有图形界面（GUI）工具。

sudo apt install ros-noetic-ros-base

在ROS中还有更多可用的软件包。你可以直接安装一个特定的软件包。

sudo apt install ros-noetic-PACKAGE

例如，sudo apt install ros-noetic-slam-gmapping，要查看或搜索所有可用的软件包，请参见ROS Index或使用：

apt search ros-noetic

（4）设置环境
在使用ROS的每个bash终端中source这个脚本。

source /opt/ros/noetic/setup.bash

每次source工作空间比较麻烦，为了每次启动新的终端窗口时自动source工作空间，可以打开终端执行命令：

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

并再次输入命令：

source ~/.bashrc

如果同时安装了好几个ROS发行版，~/.bashrc只会生效你当前使用的这个版本的setup.bash。
（5）构建包的依赖关系
到此已经安装了运行核心ROS包所需的程序。创建和管理ROS工作区，有不同的工具和需求是独立分布的。例如，rosinstall是一个经常使用的命令行工具，能够使用一个命令轻松地下载ROS包的许多源树。
为安装此工具和构建ROS包的其他依赖项，可运行命令：

 sudo apt install python3-rosdep python3-rosinstall python3-rosinstall-generator python3-wstool build-essential

在使用许多ROS工具之前，需要初始化rosdep。rosdep能够轻松地安装要编译的源代码的系统依赖项，并且是ROS运行核心组件所必需的。可执行以下步骤安装。

 sudo apt install python3-rosdep

初始化rosdep:

sudo rosdep init
rosdep update

（6）ROS教程
参考：ROS教程

2.安装ORB-SLAM2需要的工具

配置前需要下载cmake、gcc、g++和Git工具。
（1）下载cmake

sudo apt-get install cmake

（2）下载git

sudo apt-get install git

（3）下载gcc和g++

sudo apt-get install gcc g++  

（4）安装Pangolin
推荐Pangolin V0.6版本，参考

（5）安装OpenCV
由于使用Ubuntu20.04，推荐OpenCV 4.2版本（ROS noetic full版本中已安装）

（6）安装Eigen
ROS noetic full版本中已安装

3.安装ORB_SLAM2

由于需要在ROS环境下运行ORB-SLAM2，所以必须将ORB-SLAM2和机器人的pack文件放置在同一个ROS工作区的src目录下，具体步骤为：
（1）在home/cx/cxapp下创建工作区：

mkdir -p ~/cxapp/catkin_ws/src

（2）进入ROS工作区的src文件夹:

cd ./cxapp/catkin_ws/src/

（3）下载安装ORB_SLAM2
将其下载到/cxapp/catkin_ws/src目录下:

git clone https://github.com/raulmur/ORB_SLAM2.git ORB_SLAM2

(友情提示：如果git clone下载不下来，可以考虑首先将git clone的内容转到Gitee，然后再下载，具体方法自行百度)

（4）进入ORB_SLAM2文件夹：

cd ORB_SLAM2

（5）给build.sh文件权限：

chmod +x ./build.sh

（6）编译build.sh文件：

./build.sh

（7）因为需要在ROS环境下运行ORB_SLAM2，所以需要继续执行下面三条命令：
首先在/home/cx/cxapp/catkin_ws/src/ORB_SLAM2目录下打开终端，执行命令：

chmod +x build_ros.sh

然后将包含Examples/ROS/ORB_SLAM2的path添加到ROS_PACKAGE_PATH环境变量。打开第二个终端，执行gedit ~/.bashrc打开.bashrc文件并在底部添加：

export ROS_PACKAGE_PATH=${ROS_PACKAGE_PATH}:/home/cx/cxapp/catkin_ws/src/ORB_SLAM2/Examples/ROS

最后在/home/cx/cxapp/catkin_ws/src/ORB_SLAM2目录下打开第三个终端，执行命令：

./build_ros.sh

（8）进入cxapp/catkin_ws/src/ORB_SLAM2/Examples/ROS/ORB_SLAM2文件目录，执行下列指令：

make

编译过程可能会有点慢，耐心等待哦。这里也可以使用make -j、make -j4、make -j8等命令速度会稍快一些，-j 后的的数字代表线程。但如果电脑性能不佳，可以把build.sh文件和build_ros.sh文件中的最后一句命令make -j 改为make。

4.安装ORB-SLAM2中出现的问题解决方法

1.ORB_SLAM2/src/System.cc: error: ‘usleep’ was not declared in this scope usleep(5000);
解决方案：
找到对应的System.cc文件的首部加入头文件

#include<unistd.h>

需要根据实际情况，提示哪个文件usleep有问题，就去加这个头文件。
需要增加unistd.h的文件还有：
Examples/Monocular/mono_euroc.cc
Examples/Monocular/mono_kitti.cc
Examples/Monocular/mono_tum.cc
Examples/RGB-D/rgbd_tum.cc
Examples/Stereo/stereo_euroc.cc
Examples/Stereo/stereo_kitti.cc
src/LocalMapping.cc
src/LoopClosing.cc
src/System.cc
src/Tracking.cc
src/Viewer.cc
参考教程：https://blog.csdn.net/qq_15698613/article/details/98453592

2.CMakeFiles/RGBD.dir/build.make:197: recipe for target ‘…/RGBD’ failed
解决方案：
修改catkin_ws/src/ORB_SLAM2/Examples/ROS/ORB_SLAM2/文件夹下的CMakeLists.txt文件，将下面代码：

set(LIBS 
${OpenCV_LIBS} 
${EIGEN3_LIBS}
${Pangolin_LIBRARIES}
${PROJECT_SOURCE_DIR}/../../../Thirdparty/DBoW2/lib/libDBoW2.so
${PROJECT_SOURCE_DIR}/../../../Thirdparty/g2o/lib/libg2o.so
${PROJECT_SOURCE_DIR}/../../../lib/libORB_SLAM2.so
)

修改为：

set(LIBS 
${OpenCV_LIBS} 
${EIGEN3_LIBS}
${Pangolin_LIBRARIES}
${PROJECT_SOURCE_DIR}/../../../Thirdparty/DBoW2/lib/libDBoW2.so
${PROJECT_SOURCE_DIR}/../../../Thirdparty/g2o/lib/libg2o.so
${PROJECT_SOURCE_DIR}/../../../lib/libORB_SLAM2.so
-lboost_system
)

仅在后面增加了一句：-lboost_system。再次运行：

chmod +x build_ros.sh
./build_ros.sh

3.ORB-SLAM工程出了很长时间，但一直没有更新，这导致一些代码并不适合一些高版本的依赖比如opencv4.2等。

(1)首先介绍如何将OpenCV的版本替换成4.0以上版本，解决方法为将catkin_ws/src/ORB_SLAM2目录下的CMakeList.txt文件修改为：

 find_package(OpenCV 4.0 QUIET)
 if(NOT OpenCV_FOUND)
    find_package(OpenCV 2.4.3 QUIET)
    if(NOT OpenCV_FOUND)
       message(FATAL_ERROR "OpenCV > 2.4.3 not found.")
    endif()
 endif()

（2）出现error: ‘CV_LOAD_IMAGE_UNCHANGED’ was not declared in this scope报错，这是因为OpenCV高版本弃用了CV_LOAD_IMAGE_UNCHANGED，所以需要将其修改，解决方法为：
首先在报错.cc文件的代码头文件下面添加命名空间：

using namespace cv;

然后，将CV_LOAD_IMAGE_UNCHANGED全部换成IMREAD_UNCHANGED

4.其他报错
参考：
报错参考1
报错参考2
报错参考3