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【Ubuntu18.04】激光雷达与相机联合标定(Livox+HIKROBOT)(一)相机内参标定,kb3035583下载

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Livox+HIKROBOT联合标定——相机内参标定 引言1 海康机器人HIKROBOT SDK二次开发并封装ROS1.1 介绍1.2 安装MVS SDK1.3 封装ROS packge 2 览沃Livox SDK二次开发并封装ROS3 相机雷达联合标定——相机内参标定3.1 环境配置3.1.1 安装依赖——PCL 安装3.1.2 安装依赖——Eigen 安装3.1.3 安装依赖——Ceres-solver 安装3.1.4 下载源码,编译准备3.1.5 程序节点概括 3.2 相机内参标定3.2.1 前期准备3.2.2 cameraCalib标定**`报错`** (若无报错则跳过此步骤)

引言

Livox Lidar + HIKROBOT Camera 联合标定 参考链接:相机雷达标定文档 安装ROS环境,参考笔者的博客:【ROS】Ubuntu18.04安装Ros

1 海康机器人HIKROBOT SDK二次开发并封装ROS 1.1 介绍

参考链接:海康Camera MVS Linux SDK二次开发封装ROS packge过程记录(c++)

海康的相机没有ros驱动,且对linux开发不太友好(但支持windows),因此需要重写了sdk接口,并创建了ros节点封装成ros包,方便linux环境下ros的调用 完整版ros驱动:https://github.com/luckyluckydadada/HIKROBOT-MVS-ROS-package

即使海康的相机是usb传输数据,但是不同于其他usb设备的调用,海康的相机并不会在/dev/目录下映射ttyUSB或video1这样的设备,所以不能用open/read/write这样的system call的方式打开设备,所以https://github.com/ros-drivers/usb_cam这样的usb ros驱动无法支持。因此只能自己开发ros驱动包。海康的打开设备的方式在MvUsb3VDevice.h和MvGigEDevice.h中实现(分别对应usb3.0相机和以太网相机),具体过程并没有开源,只提供了相应的so文件,海康提供了统一的接口MV_CC_EnumDevices实现对两种设备(usb3.0接口和以太网接口)的调用,因此开发一个ros驱动包是两种相机都适用的。海康的相机sdk虽然不开源,但是提供了armhf和aarch64架构编译的so文件。 1.2 安装MVS SDK

参考笔者的博客: 【HIKROBOT】海康机器人:工业相机SDK二次开发

1.3 封装ROS packge

海康威视工业相机sdk的ros驱动包的安装步骤:

step1:安装

# 创建catkin工作空间mkdir ws_hk_mvs_ros # 克隆源码到工作空间(海康机器人的ROS软件包)git clone https://github.com/luckyluckydadada/HIKROBOT-MVS-ROS-package.git ws_hk_mvs_ros/srccd ws_hk_mvs_ros# 编译Catkin工作空间中的ROS包catkin_make

step2:直接运行node 需要先启动roscore

source ./devel/setup.bash rosrun hk_camera hk_camera_node

step3:launch启动node

source ./devel/setup.bash roslaunch hk_camera hk_camera.launch

step4:launch启动node和rviz node 用 rviz 订阅 /hk_camera_node/image_raw 查看照片

source ./devel/setup.bash roslaunch hk_camera hk_camera_rviz.launch

2 览沃Livox SDK二次开发并封装ROS

参考笔者博客:【Ubuntu18.04】Livox Tele-15使用教程 安装Livox环境和驱动

# 安装Livox_SDKgit clone https://github.com/Livox-SDK/Livox-SDK.gitcd Livox-SDKcd build && cmake ..makesudo make install# 安装livox_ros_drivercd Livox-SDK # 进入Livox-SDK目录git clone https://github.com/Livox-SDK/livox_ros_driver.git ws_livox/srccd ws_livox # 进入工作空间catkin_make 3 相机雷达联合标定——相机内参标定 3.1 环境配置 3.1.1 安装依赖——PCL 安装

参考链接:Ubuntu18.04安装PCL 1.9.1(图文详解,附踩坑和测试)

step1:安装依赖

sudo apt-get updatesudo apt-get install git build-essential linux-libc-devsudo apt-get install cmake cmake-guisudo apt-get install libusb-1.0-0-dev libusb-dev libudev-devsudo apt-get install mpi-default-dev openmpi-bin openmpi-commonsudo apt-get install libflann1.8 libflann-devsudo apt-get install libeigen3-devsudo apt-get install libboost-all-devsudo apt-get install libvtk5.10-qt4 libvtk5.10 libvtk5-devsudo apt-get install libqhull* libgtest-devsudo apt-get install freeglut3-dev pkg-configsudo apt-get install libxmu-dev libxi-devsudo apt-get install mono-completesudo apt-get install qt-sdk openjdk-8-jdk openjdk-8-jre

step2:下载源码 建议安装1.9.1

git clone https://github.com/PointCloudLibrary/pcl.git

step3:编译源码

cd pclmkdir buildcd buildcmake -DCMAKE_BUILD_TYPE=None -DCMAKE_INSTALL_PREFIX=/usr \ -DBUILD_GPU=ON-DBUILD_apps=ON -DBUILD_examples=ON \ -DCMAKE_INSTALL_PREFIX=/usr .. make

step4:安装

sudo make install

step5:PCLVisualizer(需要可以安装)

sudo apt-get install libopenni-devsudo apt-get install libopenni2-dev 3.1.2 安装依赖——Eigen 安装

简单命令安装

sudo apt-get install libeigen3-dev 3.1.3 安装依赖——Ceres-solver 安装

下载ceres-solver-1.14.0

git clone https://github.com/ceres-solver/ceres-solver

依赖安装

sudo apt-get install cmakesudo apt-get install libgoogle-glog-devsudo apt-get install libatlas-base-devsudo apt-get install libeigen3-devsudo apt-get install libsuitesparse-devsudo add-apt-repository ppa:bzindovic/suitesparse-bugfix-1319687sudo apt-get updatesudo apt-get install libsuitesparse-dev

安装 ceres-solver

tar zxf ceres-solver-1.14.0.tar.gzmkdir ceres-bin && cd ceres-bincmake ../ceres-solver-1.14.0make -j3make install

至此需要的库安装完毕

3.1.4 下载源码,编译准备 # 进入工作空间cd ws_livox/srcgit clone https://github.com/Livox-SDK/livox_camera_lidar_calibration.git cd .. # 返回上一级目录catkin_makesource devel/setup.bash 此时工作空间的目录结构为:

3.1.5 程序节点概括

此项目包括如下节点:

cameraCalib - 标定相机内参pcdTransfer - 将雷达点云rosbag转换成PCD文件cornerPhoto -获得照片角点getExt1 - 计算外参节点1,只优化外参getExt2 - 计算外参节点2,同时优化内参和外参projectCloud - 把雷达点云投影到照片上 colorLidar - 雷达点云着色

以下程序节点中如果想修改launch文件,需要到src/calibration/launch文件夹中找对应的launch文件。

3.2 相机内参标定 3.2.1 前期准备 准备一块有黑白棋盘格的标定板(如下所示,可以打印出来)

笔者实际用的标定版规格是:

3.2.2 cameraCalib标定 要准备20张以上的照片数据,各个角度和位置都要覆盖,拍摄的时候不要距离太近(3米左右),如下图所示。

采集棋盘格图像:

方法1:直接使用HIKROBOT的上位机来抓取并保存图片

选择指定的保存路径

抓取图片

方法2:使用 ROS可视化工具rqt_image_view查看并保存图片

终端1:启动相机的ROS驱动(以HIKROBOT为例) # 进入工作空间source devel/setup.bash # 加载环境# roslaunch [软件包] 启动文件.launchroslaunch hk_camera hk_camera.launch 终端2:保存好标定要用的图片 # 加载环境source devel/setup.bash# 打开相机画面rqt_image_view

说明: 笔者以下数据使用官网下载的数据集来测试:

测试数据下载:data.zip

获得照片数据后,配置cameraCalib.launch中对应的路径和参数,默认是把照片数据放在data/camera/photos下,然后在data/camera/in.txt中写入所有需要使用的照片名称,如下图所示

输入指令开始标定

#进入工作空间cd ws_livox/source devel/setup.bashroslaunch camera_lidar_calibration cameraCalib.launch 成功运行显示如下:

标定结果中会保存在data/camera/result.txt中,包括重投影误差,内参矩阵和畸变纠正参数。

内参结果

一个3x3的内参矩阵(IntrinsicMatrix)5个畸变纠正参数 k1, k2, p1, p2, k3 报错 (若无报错则跳过此步骤)

解决方法:

参考链接: 解决 cv_bridge 与 opencv4 版本冲突问题

下载 cv_bridge

下载 noetic 版本的 cv_bridge。(noetic 版本的 cv_bridge 在 melodic 下也能使用,不过要做一些修改,后续会说明) 下载地址:https://github.com/ros-perception/vision_opencv/tree/noetic 下载完成后,将 cv_bridge 拷贝到 ros 工作空间的 src 文件夹下。 此时工作空间的目录结构为: 为了不影响原来的包,将该文件夹重命名为 cv_bridge_new,并且将cv_bridge_new文件夹下 CMakeLists.txt 文件中 project 名称修改为 cv_bridge_new:

在 CMakeLists.txt 文件中指定我们自己的功能包中所用的 opencv4:

并且修改 package.xml 中包的名称:

报错1:

解决方法:

直接修改 cv_bridge_new的CMakeLists.txt 文件:

...if(PYTHONLIBS_VERSION_STRING VERSION_LESS "3.8")# Debian Busterfind_package(Boost REQUIRED python3)...

报错2:

解决方法:

修改 cv_bridge_new/src/module.hpp 文件下 void* do_numpy_import()函数为 (注意*要删除)

static void do_numpy_import( ){import_array( );}

再次编译:

catkin_make

再次输入指令开始标定

#进入工作空间cd ws_livox/source devel/setup.bashroslaunch camera_lidar_calibration cameraCalib.launch
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