从0开始搭建RTAB-Map(手把手从入门到入土)

Yeah it's on.

Posted by 曦秋 on June 6, 2020

    心累……毕设选题又跑到了SLAM方向,虽然就结果而言还不错,但是碰到疫情真的只能在家做实验,不仅没器材还没心情,幸亏导师人好把需要的传感器都寄来了(๑•̀ㅂ•́)و✧ 然而导师最后给了我个B直接把我心态搞崩……WTF!我在组里干得最久,底层的代码我先试了个水排坑,结果就给了我B??!得亏做的东西其他评委老师懂得有多困难,再加上仪表大方,穿上整齐的西装,总算把最终成绩搞到A了恍恍惚惚( ̄_, ̄ )

    说回正事,虽然我不算是SLAM大佬(毕竟连其他SLAM的demo都没怎么碰过QwQ),但是RTABMap给我的感觉更好一些,无论是跑出来的效果还是安装时的要求,和ORB-SLAM2相比还是更好一些,最重要的是可以直接得到二维栅格地图和带像素信息的三维点云图,就不会写底层代码的我来说,这一点就很舒服~接下来主要讲我是怎么做的以及碰到的一些坑。

硬件:Thinkpad W530 8G内存+256GB SSD;REALSENSE D435i;RPLIDAR S1


操作系统及配置

先装系统,采用Ubuntu 16.04.5,分区为:

/                  100G主分区

/boot          2G主分区

/swap         8G逻辑分区

/home        剩下空间

挂载点在硬盘上(尝试过挂载点在/boot上但是无用)。swap和自己内存保持一致,如果内存小于2G,则调整为内存大小的2-3倍。 其实也能用18.04的,界面也更舒服一些,而且RTABMap也支持,但是我还是用16.04的原因在于:

1、18.04的很多函数名称改了,这个就属于牵一发而动全身的事,很繁琐而且不一定能改完整,不适合我这种粗心的人;

2、18.04在跑pyrealsense的时候有bug,而且没找到问题在哪里……当时还指望能用pyrealsense调一下参,没想到自己被调了……

所以在条件允许的情况下,还是建议18.04;但是16.04更全面一些,适用度也更广。

装好系统的第一件事先换源,采用清华源,再更新数据(sudo apt-get update):

deb https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/ubuntu/ xenial main restricted universe multiverse
# deb-src https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/ubuntu/ xenial main restricted universe multiverse
deb https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/ubuntu/ xenial-updates main restricted universe multiverse
# deb-src https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/ubuntu/ xenial-updates main restricted universe multiverse
deb https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/ubuntu/ xenial-backports main restricted universe multiverse
# deb-src https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/ubuntu/ xenial-backports main restricted universe multiverse
deb https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/ubuntu/ xenial-security main restricted universe multiverse
# deb-src https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/ubuntu/ xenial-security main restricted universe multiverse

其次安装Chrome+V2Ray,同步其余移动端数据的同时保证git-clone能顺利,也可一直使用Firefox。采用QV2Ray:Linux配置v2ray详细教程-Ubuntu为例。其实最开始并不想装VPN,但是最后装摄像头固件的时候,找不到可以替代亚马逊云的链接了!没办法只好用VPN下载下来了,啊当然SSR也可以,取决于你用的是什么了,这里不展开说。装Chrome也只是因为很多资料在账号云端上,直接用是最方便的hhhhhh


安装次级操作系统

之后安装ROS Kinetic (Kinetic对应Ubuntu 16.04,Melodic对应Ubuntu 18.04)

~$ sudo sh -c 'echo "deb http://packages.ros.org/ros/ubuntu $(lsb_release -sc) main" > /etc/apt/sources.list.d/ros-latest.list'
~$ sudo apt-key adv --keyserver hkp://ha.pool.sks-keyservers.net:80 --recv-key 421C365BD9FF1F717815A3895523BAEEB01FA116
~$ sudo apt-get update
~$ sudo apt-get install ros-kinetic-desktop-full

一般而言到这里就基本没有问题了;如果有其他需要装的包,把最后一个命令改成sudo apt-get install ros-kinetic-PACKAGE,其中PACKAGE表示你所需要的包。随后需要ROS的初始化:

~$ sudo rosdep init
~$ rosdep update

存在问题:sudo rosdep init可能无法连接,rosdep可能直接报错:

ERROR: cannot download default sources list from:
https://raw.githubusercontent.com/ros/rosdistro/master/rosdep/sources.list.d/20-default.list
Website may be down.

有两种方法:(1) 用手机热点连接电脑进行初始化(玄学操作); (2)根据报错目录(/etc/ros/rosdep/sources.list.d/20-default.list)创建20-default.list,在上述链接中直接复制内容,然后直接编译初始化更新(可能会使用sudo)。20-default.list内容如下:

# os-specific listings first
yaml https://raw.githubusercontent.com/ros/rosdistro/master/rosdep/osx-homebrew.yaml osx

# generic
yaml https://raw.githubusercontent.com/ros/rosdistro/master/rosdep/base.yaml
yaml https://raw.githubusercontent.com/ros/rosdistro/master/rosdep/python.yaml
yaml https://raw.githubusercontent.com/ros/rosdistro/master/rosdep/ruby.yaml
gbpdistro https://raw.githubusercontent.com/ros/rosdistro/master/releases/fuerte.yaml fuerte

# newer distributions (Groovy, Hydro, ...) must not be listed anymore, they are being fetched from the rosdistro index.yaml instead

如果还不行,参考,其主要思路是:将需要下载的包先下载到本地,将url地址全部改为本地的下载的包的地址。

之后需要配置环境变量并安装pyrosinstall:

~$ echo "source /opt/ros/kinetic/setup.bash" >> ~/.bashrc
~$ source ~/.bashrc 
~$ sudo apt-get install python-rosinstall

至此ROS安装完成,可以运行roscore尝试(当前终端处于拒绝接受指令状态,且有rosout字样说明成功了)。安装ROS成功后,在Beginner Tutorials中有一个简单的示例程序,可以验证ROS是否可以正常运行:

~$ roscore
~$ rosrun turtlesim turtlesim_node
~$ rosrun turtlesim turtle_teleop_key
此时选中乌龟的控制窗口,可以使用键盘控制乌龟移动
~$ rosrun rqt_graph rqt_graph #可以看到ROS的图形化界面,展示节点的关系

接下来需要建立工作区,以免因为找不到数据与代码:

~$ mkdir -p ~/catkin_ws/src
~$ cd ~/catkin_ws/src
~$ catkin_init_workspace
~$ source ~/catkin_ws/devel/setup.bash

并再配置工作区的环境变量:

~$ sudo gedit ~/.bashrc
在文件的最后添加以下代码:
#set ros kinetic
source /opt/ros/kinetic/setup.bash
source ~/catkin_ws/devel/setup.bash
#set ros network
export HOME_DIR=~/catkin_ws
export ROS_PACKAGE_PATH=~/catkin_ws:~/catkin_ws/src:/opt/ros/kinetic/share
#set Ros alias command
alias cw=’cd ~/catkin_ws’
alias cs=’cd ~/catkin_ws/src’
alias cm=’cd ~/catkin_ws&&catkin_make’

最后再更新配置即可:
~$ source ~/.bashrc 

RTABMap里面自带OpenCV的二进制库,因此如果没有其他需求的话可以不装,安装可以参考这个:Ubuntu16.04下安装OpenCV2.4.13。版本在2.4.11到2.11之间是没问题的,其他的我还没有试验。


安装硬件必要固件

安装rtabmap及其依赖:

在配置好工作空间后需要先安装相关依赖(Qt, PCL, VTK, OpenCV,……),最简单的方法是安装二进制dev版本再删除:

~$ sudo apt-get install ros-kinetic-rtabmap ros-kinetic-rtabmap-ros
~$ sudo apt-get remove ros-kinetic-rtabmap ros-kinetic-rtabmap-ros

接下来需要安装几个必要的库:g2o、gtsam、cvsba,选装freeConnect。

  • 安装g2o:
~$ git clone https://github.com/RainerKuemmerle/g2o.git
~$ cd g2o
~$ mkdir build
~$ cd build
~$ cmake ..
~$ make
~$ sudo make install
  • 安装gtsam:
~$ git clone https://bitbucket.org/gtborg/gtsam.git
~$ cd gtsam
~$ mkdir build
~$ cd build
~$ cmake ..
~$ make check
~$ make install
~$ sudo apt-get install liblapack-dev libf2c2-dev 
~$ tar -zxvf cvsba-1.0.0.tgz 
~$ mkdir cvsba-1.0.0.tgz/build
~$ cd cvsba-1.0.0.tgz/build
~$ cmake ..
~$ make
~$ make install
~$ mkdir /usr/local/lib/cmake/cvsba   #为了让RTABMap能找到cvsba
~$ mv /usr/local/lib/cmake/Findcvsba.cmake /usr/local/lib/cmake/cvsba/cvsbaConfig.cmake

用源码安装RTABMap:

~$ cd ~
~$ git clone https://github.com/introlab/rtabmap.git rtabmap
~$ cd rtabmap/build
~$ cmake -DCMAKE_INSTALL_PREFIX=~/catkin_ws/devel ..
~$ make -j4
~$ make install

接下来需要安装rtabmap-ros包:

~$ cd ~/catkin_ws
~$ git clone https://github.com/introlab/rtabmap_ros.git src/rtabmap_ros
~$ catkin_make   #如果内存较小的话,可以使用catkin_make -j1

之后安装realsense D435i驱动

~$ sudo apt-key adv --keyserver keys.gnupg.net --recv-key F6E65AC044F831AC80A06380C8B3A55A6F3EFCDE || sudo apt-key adv --keyserver hkp://keyserver.ubuntu.com:80 --recv-key F6E65AC044F831AC80A06380C8B3A55A6F3EFCDE    #注册公钥
~$ sudo add-apt-repository "deb http://realsense-hw-public.s3.amazonaws.com/Debian/apt-repo xenial main" -u #添加包仓库列表
~$ sudo apt-get install librealsense2-dkms librealsense2-utils librealsense2-dev librealsense2-dbg  #安装库以及开发包
~$ realsense-viewer

注意:包仓库的amazonaws被墙,国内最好翻墙下载

下载过程中如果有报错,先设置代理etc(export 'HTTP_PROXY=http://localip:port'),再在sudo命令后增加-E,使得root权限可以运行代理。

某些电脑在安装过程中会出现configure UEFI Secure Boot的窗口,意思是开启了UEFI Secure Boot,而这会阻止你使用第三方的硬件驱动,不必更改这一模式,只需要按照窗口提示设定一个Secure Boot的密码确认,然后重启就会自动进入到MOK界面,选择第二项,yes之后输入刚才设定的密码,即可重新进入系统,此时realsense的驱动也就安装好了。

D435i包含RGB图像、深度图像和IMU的信息,如果插上没反应,或者只能出现Stereo深度图这一个信息,一般是因为USB端口不是3.0造成的,或者是端口识别错了,换口或重新插拔试试。

下载并安装realsense2-camera:

~$ cs   # cd ~/catkin_ws/src
~$ git clone https://github.com/intel-ros/realsense.git
~$ cm   # cd ~/catkin_ws&&catkin_make

安装realsense端的ros依赖

按照官网要求即可:(官网其实写的很清楚,建议先看完再安装)

~$ cs
~$ git clone https://github.com/IntelRealSense/realsense-ros.git
~$ cd realsense-ros/
~$ git checkout `git tag | sort -V | grep -P "^\d+\.\d+\.\d+" | tail -1`
~$ cw   # cd ~/catkin_ws
~$ catkin_make -DCATKIN_ENABLE_TESTING=False -DCMAKE_BUILD_TYPE=Release
~$ catkin_make install
~$ echo "source ~/catkin_ws/devel/setup.bash" >> ~/.bashrc
~$ source ~/.bashrc

安装librealsense

~$ git clone https://github.com/IntelRealSense/librealsense
~$ sudo apt-get update && sudo apt-get upgrade && sudo apt-get dist-upgrade
~$ sudo apt-get install libusb-1.0-0-dev pkg-config
~$ sudo apt-get install libudev-dev pkg-config libgtk-3-dev
~$ sudo apt-get install libglfw3-dev

使用gcc -v确认当前gcc的版本,如果之前的步骤都正确完成的话,可以看到gcc 5.0.0或以上(对于ubuntu16 LTS最好也确认下gcc版本是否在4.9以上)。
进入librealsense的目录路径下,执行以下指令:

~$ mkdir build && cd build
~$ cmake ../ -DBUILD_EXAMPLES=true
~$ sudo make uninstall && make clean && make && sudo make install 

安装Video4Linux(在执行接下去的指令之前,确保realsense的摄像头没有连接到对应的电脑)

~$ sudo cp config/99-realsense-libusb.rules /etc/udev/rules.d/
~$ sudo udevadm control --reload-rules && udevadm trigger
~$ sudo apt-get install libssl-dev
~$ ./scripts/patch-realsense-ubuntu-xenial-joule.sh 

在询问(等待键盘输入)的时候,选择y(会询问非常多次),只有中间一部分只有m/n选项的直接安enter键。(大约持续5min)
之后运行sudo dmesg | tail -n 50即可完成安装。
可以插上摄像头进行测试,在librealsense下运行:

~$ cd build/examples/capture
~$ ./rs-capture

可以显示BGR图像以及深度图,就已经说明安装成功。
单摄像头即可跑通RTAB-Map,要求一定按照官网。 ####

先写这么多吧,慢慢完善总结。还有很多工作量需要去总结和完善。这是第一篇文章,也是我第一次做项目类的总结,也希望以后我能做的越来越好吧QwQ


参考链接:

Ubuntu16.04安装ROS(Kinetic版本)

sudo rosdep init 出现 ERROR: cannot download default sources list from:

ubuntu16.04 Ros-kinetic 安装流程

ROS与VSLAM入门教程-rtabmap_ros-安装

rtabmap安装

Ubuntu 驱动Intel RealSense D435i 深度相机及ROS应用

ROS Wrapper for Intel® RealSense™ Devices

ubuntu16.04 安装 librealsense

RGB-D Handheld Mapping