ROS Melodic rviz工具包学习笔记
版本是melodic
官网链接：
rviz/UserGuide - ROS Wiki
学习参考：
SLAM+语音机器人DIY系列：（二）ROS入门——9.熟练使用rviz | 古月居
直观认识rviz的效果：
ROS学习（七）：三维可视化工具（RViz） - 豌豆ip代理
安装：
sudo apt-get install ros-melodic-rviz
文章目录
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- rviz插件
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- PointCloud2
- Camera
- Image
- launch启动文件
- Markers
- 报错参考
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- 官方说明
- 保存rviz配置及报错解决
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rviz插件
rviz的操作基本上围绕插件，点击Add就可知道默认支持的插件有哪些。大多插件需要订阅自己编写的话题，达到显示的目的。
许多插件的中文资料还不全，不易查找，还需阅读官方的英文说明。
PointCloud2
注意，PointCloud2与PointCloud的消息类型不同，需区分开。（PointCloud）
Add->PointCloud2
| 选项 | 描述 |
|---|---|
| Topic | 订阅的话题 |
| Unreliable | |
| Selectable | Whether or not this cloud is selectable using the selection tool.是否能用选取工具选择点云 |
| Style | 点显示类型，共5种Points, squares, Flat Squares, Spheres, Boxes |
| Size | 显示点大小 |
| Alpha | 透明度[0,1]，1是不透明 |
| Decay Time | 延时时间(可能做出运动线条) |
| Position Transfrom | 坐标转换的轴 |
| Color Transfrom | 颜色转换 |
| Queue Size | 队列大小 |
| Channel Name | 通道 |
| Use rainbow | 是否用RGB颜色，或灰度颜色 |
| Invert Rainbow | |
| Autocompute Intensity | Whether or not to auto-compute the “Min Intensity” and “Max Intensity” properties.是否自动计算最小强度和最大强度 |
| Min Intensity | 最小强度 |
| Max Intensity | 最大强度 |
详见：rviz/DisplayTypes/PointCloud - ROS Wiki
If you’re using a LaserScan display, the only available channel will be the “Intensity” channel.
对于激光扫描的显示，唯一有效的通道就是强度通道。
PointCloud2消息类型：link
# This message holds a collection of N-dimensional points, which may
# contain additional information such as normals, intensity, etc. The
# point data is stored as a binary blob, its layout described by the
# contents of the "fields" array.
# The point cloud data may be organized 2d (image-like) or 1d
# (unordered). Point clouds organized as 2d images may be produced by
# camera depth sensors such as stereo or time-of-flight.
# Time of sensor data acquisition, and the coordinate frame ID (for 3d
# points).
Header header
# 2D structure of the point cloud. If the cloud is unordered, height is
# 1 and width is the length of the point cloud.
uint32 height
uint32 width
# Describes the channels and their layout in the binary data blob.
PointField[] fields
bool is_bigendian # Is this data bigendian?
uint32 point_step # Length of a point in bytes
uint32 row_step # Length of a row in bytes
uint8[] data # Actual point data, size is (row_step*height)
bool is_dense # True if there are no invalid points
Compact Message Definition:
std_msgs/Header header
uint32 height
uint32 width
sensor_msgs/PointField[] fields
bool is_bigendian
uint32 point_step
uint32 row_step
uint8[] data
bool is_dense
Camera
rviz/DisplayTypes/Camera - ROS Wiki http://wiki.ros.org/rviz/DisplayTypes/Camera
用到两种消息类型：
sensor_msgs/Image Message
（sensor_msgs/Image Documentation）
sensor_msgs/CameraInfo Message
（sensor_msgs/CameraInfo Documentation）
摄像机显示从摄像机的角度创建一个新的渲染窗口，并将来自摄像机的图像覆盖在其顶部。 为了使此显示正常工作，预订的sensor_msgs / Image话题必须是相机的一部分，并且旁边必须有一个名为camera_info的sensor_msgs / CameraInfo话题。 例如：
/ wide_stereo / left / image_rect
/ wide_stereo / left / camera_info
The Camera display assumes a z-forward x-right frame, rather than the normal x-forward y-left robot frame.
摄像机显示采用的是z朝前方向x朝右边框，而不是一般的x朝前方向y朝左边。（？没看懂？）
可配置：
| Name | Description |
|---|---|
| Alpha | 透明度 |
| Image | 订阅的话题 |
| Topic | 基于订阅的Image话题生成CameraInfo话题 |
rviz目前支持RGB8、RGBA8、BGR8、BGRA8、MONO8、MONO16、bayer编码（按MONO8处理）、8UC4和8SC4（按BGRA8处理）、8UC3和8SC3（按BGR8处理）、8UC1和8SC1（按MONO8处理）、16UC1和16SC1（按MONO16处理）。
Image
用图像创建一个新的渲染窗口。
消息类型：
sensor_msgs/Image Message
（sensor_msgs/Image Documentation）
下面的链接是获取摄像头数据的补充资料.
ROS下利用Python和OpenCVC分别实现笔记本摄像头/USB摄像头/监控IP摄像头数据的获取_Amazingren的博客-CSDN博客
ROS学习——读取摄像头数据image_just_do_it567的博客-CSDN博客
ROS：OpenCV读取摄像头并发布话题_Find的博客-CSDN博客
ROS&OpenCV进行摄像头数据的采集与订阅发布（转）_Find的博客-CSDN博客
ROS(二):读取摄像头图像节点并发布topic以及订阅_Kiitos的博客-CSDN博客->包含几个链接
视频处理及OpenCV入门：
1 处理
2 opencv
3 Ubuntu 安装opencv
image实例：调用笔记本本地摄像头数据，在rviz中显示
（其他设备的摄像头需要修改launch文件中的设备编号）
参考：ROS学习笔记——调用本地摄像头数据并在rviz显示_jcsm__的博客-CSDN博客
仅在rviz上显示摄像头画面，暂时不知道怎么选取其中固定帧和采集数据。
# 安装功能包usb_cam
cd catkin_ws/src
git clone https://github.com/bosch-ros-pkg/usb_cam.git
cd ..
catkin_make
虚拟机连接设备后可在终端用ls /dev/video*查看是否有设备连接上，不管是电脑自带摄像头还是外部连接的摄像头，都需要手动连接。
下面在虚拟机上打开摄像头（不可跳过，否则rviz上没有画面）。
# 启动摄像头
roscore
cd catkin_ws/src/usb_cam/launch
roslaunch usb_cam-test.launch
正常情况下，会在虚拟机界面上弹出摄像头的画面。
打开rviz，订阅image的话题 /usb_cam/image_raw（不同摄像头话题名称可能不同），正常情况会有Image窗口弹出并显示画面。
操作期间遇到的报错与解决方法。
Error1：启动usb_cam_node节点时，Cannot identify ‘/dev/video0’: 2, No such file or directory
打不开摄像头，找不到定标文件。
打开新终端，输入ls /dev/video*，查看是否有/dev/video0 /dev/video1，没有则说明虚拟机没有正确连接到摄像头设备。
解决1：关闭虚拟机，打开虚拟机设置，设置显示所有USB输入设备。完成后在主机打开摄像头，再打开虚拟机连接摄像头设备。这样就不会cannot identify '/dev/video0’了，若要连接自带摄像头以外的其他摄像头，要修改launch文件中的设备编号。
Error2：虚拟机连接摄像头报错
解决2：在主机打开摄像头后再连接，自动下载驱动。
Error3：用链接中的方法二一样找不到定标文件
解决3：忽略警告，不影响
Error4：v4l2-ctl: not found
解决4：sudo apt-get install v4l-utils
Error5：unknown control ‘focus_auto’
解决5：忽略警告，不影响
Error6：select timeout
解决6：关闭虚拟机，修改USB兼容性为USb 3.0
参考：虚拟机中无法识别摄像头USB设备问题
默认的启动文件如下。
usb_can-test.launch:
<launch>
<node name="usb_cam" pkg="usb_cam" type="usb_cam_node" output="screen" >
<param name="video_device" value="/dev/video0" />
<param name="image_width" value="640" />
<param name="image_height" value="480" />
<param name="pixel_format" value="yuyv" />
<param name="camera_frame_id" value="usb_cam" />
<param name="io_method" value="mmap"/>
node>
<node name="image_view" pkg="image_view" type="image_view" respawn="false" output="screen">
<remap from="image" to="/usb_cam/image_raw"/>
<param name="autosize" value="true" />
node>
launch>
参数名称与描述：
| 名称 | 解读 |
|---|---|
| usb_cam | 节点名称 |
| video_device | 摄像头设备号 |
| image_width | 显示图像的宽度，分辨率 |
| image_height | 显示图像的高度，分辨率 |
| pixel_format | 像素编码格式，包括yuyv，uyvy，mjpeg |
| camera_frame_id | 摄像头坐标系 |
| io_method | IO通道，包括mmap，read，userptr |
| framerate | 帧率 |
| brightness | 亮度 |
| saturation | 饱和度 |
| contrast | 对比度 |
| sharpness | 清晰度 |
| focus | 对焦(非自动对焦时有效) |
| camera_info_url | 摄像头校准文件路径 |
| camera_name | 摄像头名称 |
下面对摄像头相关的术语进行简要介绍：
- mmap （memorymap 即地址的映射，一种内存映射文件的方法）
作用系统Linux or Unix
Linux通过内存映像机制来提供用户程序对内存直接访问的能力。使用mmap方式获取磁盘上的文件信息，只需要将磁盘上的数据拷贝至那块共享内存中去，用户进程可以直接获取到信息，而相对于传统的write/read IO系统调用, 必须先把数据从磁盘拷贝至到内核缓冲区中(页缓冲)，然后再把数据拷贝至用户进程中。两者相比，mmap会少一次拷贝数据，这样带来的性能提升是巨大的。(链接)
launch启动文件
参考：ROS 初级 - 解析 roslaunch 文件 - 知乎
launch文件的作用是代替在多个终端执行roscore和多个rosrun命令，简化运行命令为roslaunch。
使用方法重点看下面的两个例子。roslaunch是XML格式的文档，需要遵循一定的规则，具体参考上面链接。
launch的嵌套：
对于有多个launch的文件，可以用一个launch复用，代替多个launch。
添加标签
<include file="$(dirname)/other.launch" />
下面举例，用launch文件打开rviz：
假设功能包名称：package
假设launch文件launch.launch保存在package下的launch文件夹下
将rviz的当前配置文件defaultt.rviz保存在自定义功能包package文件夹下的config文件夹下。具体文件夹根据实际情况对应于程序。
<launch>
<node name="rviz" pkg="rviz" type="rviz" args="-d $(find package)/config/defaultt.rviz" respawn="true" />
launch>
保存好后，在终端输入：launch package launch.launch，即可运行了。
注意：打开rviz不需要修改name, pkg, type，只要确定args就可以了，也就是配置文件及路径。
再举一例，用launch文件运行某节点：
假设功能包名称：package
假设launch文件launch.launch保存在package下的launch文件夹下
假设要run的是turtle.py，保存在package下的src文件夹
<launch>
<node name="sim" pkg="package" type="turtle.py" />
launch>
保存好后，在终端输入：launch package launch.launch，即可运行了。等效于roscore和rosrun package turtle.py两个终端的两个命令。在功能包内的节点不用设置args。
注: 启动一个节点至少需要3个属性：pkg，type和name。pkg是节点所在功能包名称，type是节点的可执行文件名称，这两个属性等同于用rosrun执行节点时的两个输入参数。name是节点的运行名称，会覆盖节点中init()赋予节点的名称。
注: 属性arg，argument，类似于launch内的局部变量，仅限与launch内部使用，与ROS节点的实现无关。
常用属性args：
- respawn为true时开启复位属性，在关闭rviz窗口(节点停止)时会自动打开rviz窗口，只有在终端Ctrl-C才能关闭。
- required=“true”，说明为必要节点，该节点终止时，launch中的其他节点也被终止。
- output=“screen”，将节点的标准输出打印到终端，默认输出日志文档。
- … …
launch的标签元素还有很多：
| 元素 | 描述 |
|---|---|
| param | ROS运行参数，储存在参数服务器中，launch执行后参数就加载到ROS的参数服务器，每个活跃的节点都可以通过ros::param::get()接口获得ROS参数值。用户也可以通过终端命令rosparam获取参数。 |
| rosparam | 多个参数时，可以将一个YAML格式文件的参数全部加载到ROS参数服务器，需设置command属性为load |
| remap | 重映射 |
参考官网：http://wiki.ros.org/roslaunch/XML
遇到过的错误与解决方法如下。
-
报错1：
RLException: Invalid roslaunch XML syntax: mismatched tag: line 6, column 2
The traceback for the exception was written to the log file
解决1：最后要加/，即 -
报错2：
RLException: Invalid < node> tag: respawn and required cannot both be set to true.
Node xml is < node args="-d $(find txtread)/config/defaultt.rviz" name=“rviz” pkg=“rviz” required=“true” respawn=“true” type=“rviz”/>
The traceback for the exception was written to the log file
解决2：required和respawn互斥，根据需求选择其一required="true"或respawn=“true”。
Markers
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Markers: Sending Basic Shapes (C++)
Description: Shows how to use visualization_msgs/Marker messages to send basic shapes (cube, sphere, cylinder, arrow) to rviz.
Tutorial Level: BEGINNER
官方例程：
rviz/Tutorials/Markers: Basic Shapes - ROS Wiki -
Markers: Points and Lines (C++)
Description: Teaches how to use the visualization_msgs/Marker message to send points and lines to rviz.
Tutorial Level: BEGINNER
官方例程：
rviz/Tutorials/Markers: Points and Lines - ROS Wiki -
其他官方教程：visualization/Tutorials - ROS Wiki
报错参考
官方说明
官方：rviz/Troubleshooting - ROS Wiki
全英文的，说明了一些可能碰到的报错和解决方法，但是不是很全，对很多问题不一定有用。
保存rviz配置及报错解决
rviz的配置按道理应该在正常退出时自动覆盖默认配置文件，再次打开时保持上次的配置，或者可以Save Config As保存配置，下次Open Config选择即可。
**错误：**操作不仅没有正常保存上次的配置，而且Save Config和Save Config As都会报错，显示不能写文件。
尝试修改文件的权限为可读可写，但并没有用。
**解决：**将/opt/ros/melodic/share/rviz/default.rviz 复制到主机，重命名后粘贴到虚拟机的某个文件夹下（不能是rviz文件夹内），打开rviz配置好后Save Config As重命名后的.rviz文件即可。下次打开rviz找到该配置打开。
保存的配置defaultt.rviz在目录 ~/catkin_ws/src/ 下，以该配置打开rviz:
rviz -d ~/catkin_ws/src/defaultt.rviz
