【ROS实践入门（八）ROS使用USB视觉传感器相机】
【ROS实践入门（八）ROS使用USB视觉传感器相机】
本内容经官网实例以及一些参考书总结而成，欢迎留言评论交流～
联系方式：ziyuanw#foxmail.com(#换成@)
ROS对许多传感器诸如：游戏杆，游戏手柄，IMU，激光测距仪，Kinect（RGBD）传感器，USB视觉相机等都提供了支持，本文只探讨USB相机的使用方式包括：ROS下USB相机驱动安装， 相机节点编译执行，单目相机标定方式。
ROS对于图像处理和计算机视觉提供了摄像机标定过程，畸变矫正，颜色解码，等其他一些底层操作，更加复杂的图像处理任务可以借助OpenCV，cv_bridge和Image_transport库通过建立连接，订阅和发布图像主题进行交互，另外还提供了物体识别，增强现实，视觉里程计等算法功能包。
一、ROS下USB相机驱动
- 准备设备：USB相机一个（某宝买一个能用即可）
- 准备ROS版本USB摄像机驱动：（建议从ROS官网给出的USB驱动源码进行编译安装）
https://github.com/ros-drivers/usb_cam因为当我们在使用USB相机时需要对其参数进行自行修改，此时从源码进行安装就能够非常方便设定，一般情况不需要对其源码进行修改。
-
注意：下面所有步骤都是在我创建好的catkin_ws工作空间里面进行的，usb_cam驱动下载至catkin_ws/src文件夹下。若不知道如何创建该工作空间可参考我前面的第二篇博客。
1.源码安装usb_cam驱动包。
//1.克隆远程仓库
git clone https://github.com/ros-drivers/usb_cam
//2.切换至usb_cam文件夹中
cd usb_cam/
//3.检查所有分支
git branch -av
//4.在本地建立一个master分支并保持与远程（remote）master仓库分支同步（该步骤可选）
git checkout -b master origin/master
//5.检查此时分支
git branch -av
//6.重新切换至develop分支
git checkout develop
//7.检查此时分支
git branch -av
2.修改launch文件。（使用笔记本电脑自带相机之外的usb相机时需要修改）
默认是第三行："/dev/video0"，我的usb相机设备号是2所以将其修改为video2。（根据个人设备号修改，0为电脑自带相机设备号，外置usb相机设备号一般为1，或2.）
或者查看设备号（把usb相机插拔前后看看哪个设备号变化了）：
ls /dev/video*
查看一下usb_cam内部结构，并使用vim编辑launch文件：
3.usb_cam相机驱动编译：
切换至catkin_ws工作空间，并编译：
ziyuan@zyub:~/catkin_ws/src/usb_cam$ cd ~/catkin_ws/
ziyuan@zyub:~/catkin_ws$ catkin_make编译成功如下：（成功建立相机节点：usb_cam_node）
4.启动相机节点：
（同样，和之前博客提到的一样，source devel/setup.bash更新一下环境配置）
- 打开第一个终端：
roscore- CTRL+Shift+T打开第二个终端：
执行相机usb_cam-test.launch文件（不熟悉launch文件启动方式可以参考上一篇博客）：
source devel/setup.bash
roslaunch usb_cam usb_cam-test.launch
弹出一个小窗，效果如下：
如果相机启动时如下警告:（那是由于相机没有进行标定，因此会出警告。）
[ INFO] [1569724530.848204371]: Unable to open camera calibration file [/home/ziyuan/.ros/camera_info/head_camera.yaml]
[ WARN] [1569724530.848223218]: Camera calibration file /home/ziyuan/.ros/camera_info/head_camera.yaml not found.
下面对其进行标定。
二、相机标定方法
在ROS中已经集成了对相机完成标定以及畸变矫正的整个流程，用起来非常方便。通常使用张正友相机标定方法，即利用平面坐标的单应性关系，流程简洁。
1.准备黑白棋盘格：
在网上可以找到黑白相机棋盘格的pdf文档，这里给一个Matlab官方相机标定黑白棋盘格链接：
http://www.vision.caltech.edu/bouguetj/calib_doc/htmls/pattern.pdf
下载之后将其打印在A3或者A4纸张上，然后量出其方格边长即可（自己量多少就写多少，单位换为国际单位m）。我这里使用的A3纸张，最终尺子量出来是0.03m，A4的是0.028m。
黑白棋盘格是由9×7的黑白格组成，但是使用时仅仅用到内部交点数即8×6的角点。
2.启动相机：
roscore
roslaunch usb_cam usb_cam-test.launch
3.启动标定程序：
rosrun camera_calibration cameracalibrator.py –size 8×6 –square 0.03 image:=/usb_cam/image_raw
注意标定过程中左右，上下，前后，对角方向前后倾斜标定板，这样使得右边X，Y，Size,Skew变成绿色后，CALIBRATE按钮变为蓝色，然后点击（等上半分钟左右）变为下面三个按钮都可以点击，依次点击SAVE(保存)和COMMIT(提交)到相机配置文件中。即可将标定结果保存至本地。
点击SAVE之后：('Wrote calibration data to', '/tmp/calibrationdata.tar.gz')
如果第三步点击COMMIT出现：
raise ServiceException("service [%s] unavailable"%self.resolved_name)
rospy.service.ServiceException: service [/camera/set_camera_info] unavailable
那么只能自行将标定参数移动至：~/.ros/camera_info
1.cd /tmp
2.tar -zxvf calibrationdata.tar.gz
3.将ost.yaml复制到~/.ros/camera_info
4.打开并重命名为head_camera.yaml
camera_name:head_camera
再次打开相机节点就不会出现如下警告：
[ INFO] [1569724530.848204371]: Unable to open camera calibration file [/home/ziyuan/.ros/camera_info/head_camera.yaml]
[ WARN] [1569724530.848223218]: Camera calibration file /home/ziyuan/.ros/camera_info/head_camera.yaml not found.
至此相机使用过程以及完成，后面将会实践ORB-SLAM的ROS版本。
上一篇：【ROS实践入门（七）launch文件和动态参数使用】
下一篇：【ROS实践入门（九）ROS编译ORB-SLAM2运行】
参考资料：
【1】ROS官网
【2 】ROS上基于usb_cam相机使用： https://blog.csdn.net/pengrui18/article/details/88958487
【3】ROS机器人高效编程。