ROS安装配置单目摄像头

看本文前，先在Linux上安装cheese，插上摄像头后看能不能正常显示图像，如果不能，就是摄像头有问题，摄像头正常之后再进行下面操作

安装摄像头驱动

先装驱动: sudo apt-get install ros-kinetic-usb-cam，最终把package安装到/opt/ros/kinetic/lib。
从Github安装usb_cam驱动
usb_cam包用于和摄像头交互，将图片发布为sensor_msgs::Image主题，使用image_transport库来传递压缩图片。

运行和配置

USB摄像头插到工控机上后，默认是video0，用ls /dev | grep video查看，也就是/dev/video0。
在机器人工控机上运行roslaunch usb_cam usb_cam.launch，包含下列参数:

~video_device (string, default: "/dev/video0")
~pixel_format (string, default: "mjpeg")　//图像格式，还可取mjpeg, yuyv, uyvy
~io_method (string, default: "mmap")　   // 还可取mmap, read, userptr
~camera_frame_id (string, default: "head_camera")　　// 相机的tf frame

~image_width (integer, default: 640)
~image_height (integer, default: 480)
~framerate (integer, default: 30)		     // 要求的framerate
~contrast (integer, default: 32)		 // 图像的对比度(0-255)
~brightness (integer, default: 32)	// 图像的亮度(0-255)
~saturation (integer, default: 32)	// 图像的饱和度(0-255)
~sharpness (integer, default: 22)	// 图像的锐度(0-255)
~autofocus (boolean, default: false)	// 自动对焦，默认是false
~focus (integer, default: 51)	    // 如果关闭自动对焦，相机的焦点，0代表无穷

~camera_info_url (string, default: )  //标定文件的地址，文件将被CameraInfoManager类读取
~camera_name (string, default: head_camera)   //相机名称，与相机标定中的名称要一致

注意launch文件中的参数video_device要设置成对应摄像头的接口，比如/dev/video0。

奇怪的是，我发现在自己的笔记本上摄像头对应video2和video3，但用这两个都没有获得图像，应该是电脑问题。
另外在VMWare的Ubuntu里试了一下，虽然能出现图像，但是卡的要命，估计是虚拟机问题，所以不用考虑虚拟机上配置摄像头了。

摄像头常见分辨率有160X120, 320X240, 640X480以及1280X960。如果CPU和图形处理器处理20帧320X240时已经饱和，那么使用640X480时，实际只有5帧，这就太低了，我们一般取折中的320x240。

比如我的launch文件是这样的:

<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="framerate" value="20" />
    <param name="autofocus" value="true" />
    <param name="camera_frame_id" value="usb_cam" />
    <param name="io_method" value="mmap"/>
  </node>
</launch>

注意布尔量也要用value="true"的形式，要设置自动对焦，因为偶尔插上摄像头会模糊。

launch中的节点发布了两个主题:

1 2	/usb_cam/camera_info // 类型　sensor_msgs/CameraInfo /usb_cam/image_raw 　 // 类型　sensor_msgs/Image

然后到上位机运行image_view包：rosrun image_view image_view image:=usb_cam/image_raw，image_view订阅了image_view主题，结果会出现一个窗口显示了摄像头的图像。或者在终端运行rqt，在话题列表里会直接出现/usb_cam/image_raw，选择即可

对于图像消息，如果需要跨设备图传，不要使用原始的sensor_msgs/Image，会非常慢，改为sensor_msgs/CompressedImage

上面的配置只发布了usb_cam/image_raw一个话题，有一个插件compressed-image-transport还可以发布三个话题：usb_cam/image_raw/compressed, usb_cam/image_raw/compressedDepth, usb_cam/image_raw/theora

安装命令如下：

1	sudo apt-get install ros-indigo-compressed-image-transport

发现的问题

问题1：未校正摄像头

运行之后出现一些告警:

1 2	[ WARN ] : Camera calibration file /home/..../.ros/camera_info/head_camera.yaml not found [ WARN ] : unknown control 'focus_auto'

第一个告警是因为没有校正摄像头模型。第二个告警说明摄像头不支持在自动对焦和手动对焦之间切换。

[校正摄像头的方法](https://rjosodtssp.github.io/2019/02/02/ROS/ROS%E6%9C%BA%E5%99%A8%E4%BA%BA/ROS%E6%A0%A1%E6%AD%A3%E6%91%84%E5%83%8F%E5%A4%B4/)

问题2：分辨率和帧率

launch文件中可以进行图像长宽和帧率的设置。长宽默认是640X480，帧率默认30。如果参数都设置太大，程序所占CPU会很大，可以适当降低。分辨率的比例最好维持在4x3

问题3：输入输出错误

有时重启程序会出现告警信息，启动失败

这种现象偶尔会出现，后来发现在一个虚拟机上测试时每次都如此，原因是视频流本身的问题，用cheese打开后的视频不正常。
在工控机上只有重插摄像头，然后恢复正常。

问题4：v4l2-ctl:not found

启动usb_cam出现告警：warn the information as the title "sh: 1: v4l2-ctl:not found",
解决方法：sudo apt-get install v4l-utils

插入其他 USB也可能导致摄像头的端口改变

比如/dev/video0变成了/dev/video1

某些报错没有规律，只能加`respawn`解决

压缩图片格式出错

有时启动摄像头程序会出现下面的错误：

这应该是个视频流格式问题，目前没有造成影响，加上是偶尔出现，所以可以不管

源码分析

usb_cam是先找到USB设备，例如/dev/video0，使用Linux的open函数打开，获得文件描述符再操作．

UsbCamNode::take_and_send_image()函数中的image_pub_.publish(img_, *ci);是发布视频流话题，不止usb_cam/image_raw，还有compressed等几个话题。

参考:
ROS官方介绍: usb_cam
ROS官方介绍: camera_calibration
how to install a driver like usb_cam