ROS基础

曦曦是希望

已于 2025-02-19 16:12:46 修改

阅读量273

点赞数 3

文章标签： linux python

于 2025-02-11 14:55:45 首次发布

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/kk521_1314/article/details/145572072

版权

1.Navigation 移动机器人导航框架SLAM

1. Navigation 移动机器人导航框架

SLAM (Simultaneous Localization and Mapping)
- 实时定位与地图构建，用于移动机器人在未知环境中导航。
MoveIt 机械臂运动控制
- 用于机械臂的运动规划与控制。

2. 节点 (Node)

定义: 执行单元，执行具体的进程，独立运行的可执行文件。
特性:
- 不同节点可使用不同的编程语言。
- 可分布式运行在不同的主机。
- 节点在系统中的名称必须是唯一的。
节点管理器 (ROS Master)
- 功能:
  - 为节点提供命名和注册服务。
  - 跟踪和记录话题/服务通信，辅助节点相互查找，建立连接。
  - 提供参数服务器，节点使用此服务器存储和检索运行时的参数。

3. 话题 (Topic)

定义: 异步通信机制，节点间传输数据的重要总线。
发布/订阅模型:
- 数据由发布者传输到订阅者。
- 同一话题的订阅者或发布者可以不唯一。
消息 (Message)
- 定义: 话题数据，具有一定的类型和数据结构。
- 类型:
  - ROS 提供的标准类型。
  - 用户自定义类型。
- 定义方式: 使用编程语言无关的 .msg 文件定义，编译过程中生成对应的代码文件。

4. 服务 (Service)

定义: 同步通信机制。
客户端/服务端 (C/S) 模型:
- 客户端发送请求数据，服务器完成处理后返回应答数据。
定义方式: 使用编程语言无关的 .srv 文件定义请求和应答数据结构，编译过程中生成对应的代码文件。

5. 参数 (Parameter)

定义: 全局共享字典，可通过网络访问的共享多变量字典。
用途:
- 节点使用此服务器来存储和检索运行时的参数。
- 适合存储静态、非二进制的配置参数，不适合存储动态配置的数据。

6. 功能包 (Package)

定义: ROS 软件中的基本单元，包含节点源码、配置文件、数据定义。
功能包清单 (Package Manifest):
- 记录功能包的基本信息，包含作者信息、许可信息、依赖选项、编译标志。
元功能包 (Meta Packages):
- 组织多个用于同一目的的功能包。

7. 工具与命令

rqt_graph: 可视化工具，用于查看系统中运行的计算图。
rosnode:
- rosnode list: 打印所有节点的列表。
- rosnode info 节点名字: 查看具体节点的信息。
  - 节点的三个重要内容:
    - Publication: 显示节点此时发布哪些数据。
    - Subscriptions: 显示节点订阅哪些数据。
    - Services: 显示节点提供哪些服务。
rostopic:
- rostopic echo 话题: 打印某一个话题的内容。
- rostopic pub 发布话题: 发布话题。
  - 例: rostopic pub /turtle1/cmd_vel geometry_msgs/Twist "linear: x: 1.0 y: 0.0 z: 0.0 angular: x: 0.0 y: 0.0 z: 0.0"。
roscore: 启动 ROS Master。
rosrun:
- 例: rosrun turtlesim turtlesim_node。
  - turtlesim: 运行的功能包的名字（海龟仿真器）。
  - turtlesim_node: 可执行文件的名字。

知识树总结

Navigation
- SLAM
- MoveIt
Node
- 定义与特性
- ROS Master
Topic
- 发布/订阅模型
- Message
Service
- 客户端/服务端模型
Parameter
- 全局共享字典
Package
- 功能包清单
- 元功能包
Tools & Commands
- rqt_graph
- rosnode
- rostopic
- roscore
- rosrun

2、ROS 项目开发流程

五个流程

创建工作空间 -->创建功能包-->创建源代码-->配置编译规则-->编译与运行

工作空间相关

工作空间（workspace）是存放工程开发相关文件的文件夹，包含以下几个主要空间：

src：代码空间，存放项目的源代码。
build：编译空间，编译过程中生成的中间文件存放于此。
devel：开发空间，包含编译生成的可执行文件、库以及环境配置脚本等。
install：安装空间，用于安装项目，可将编译好的文件部署到该空间。

1. 创建工作空间

执行以下命令创建工作空间及其 src 目录：

bash

mkdir -p ~/catkin_ws/src
cd ~/catkin_ws/src
catkin_init_workspace

编译工作空间：

bash

cd ~/catkin_ws
catkin_make

设置环境变量：

bash

source devel/setup.bash  # 此命令仅在当前终端生效

检查环境变量：

bash

echo $ROS_PACKAGE_PATH

2、创建功能包

使用指令 catkin_create_pkg <package_name> [depend1] [depend2] [depend3] 创建功能包，其中 <package_name> 为功能包名字，[depend1] [depend2] [depend3] 等参数代表功能包所依赖的其他包。

例如：catkin_create_pkg learning_communication rospy roscpp std - msgs std_srvs

3、代码创建（以发布者为例）

实现一个发布者，需按以下步骤进行：

初始化 ROS 节点：在代码中初始化 ROS 节点，使其能够与 ROS 系统进行交互。
注册节点信息：向 ROS Master 注册节点信息，包括发布的话题名和话题中的消息类型，以便其他节点能够识别和接收该节点发布的消息。
创建消息数据：根据话题所需的消息类型，创建相应的消息数据结构，并填充数据。
循环发布消息：按照一定频率循环发布消息，确保消息能够持续传递给订阅者。

4、配置编译规则（在 CMakeLists.txt 中）

设置编译代码与生成可执行文件：
使用 add_executable(string_publisher src/string_publish.cpp) 指令，将 string_publish.cpp 代码文件编译生成名为 string_publisher 的可执行文件。add_executable 用于添加可执行文件的生成规则
设置连接库：
通过 target_link_libraries(string_publisher ${catkin_LIBRARIES})，将生成的可执行文件 string_publisher 与所需的库进行链接，确保程序能够正确运行。
ROS Topi 通信编程（在 CMakeLists.txt 中）

add_executable(string_publisher src/string_publish.cpp) target_link_libraries(string_publisher ${catkin_LIBRARIES})

add_executable(string_subscriber src/string_subscribe.cpp) target_link_libraries(string_subscribe ${catkin_LIBRARIES})

4.ROS Service 通信编程（在 CMakeLists.txt 中）

add_executable(string_server src/string_server .cpp) target_link_libraries(string_server ${catkin_LIBRARIES})

add_executable(string_client src/string_client .cpp) target_link_libraries(string_client ${catkin_LIBRARIES})

5、运行项目

编译工作空间：在(catkin_ws)下执行 catkin_make 命令（source devel/setup.bash这是个脚本用来告诉系统所有功能包的位置），对整个工作空间进行编译，确保代码能够生成可执行文件和库。
运行工作节点：使用 roscore 命令启动 ROS 核心节点，为整个 ROS 系统提供必要的服务和通信支持。最后输入指令例 rosrun learning_communication string_subscribers

2.1：ROS Topi通信编程

话题模型（发布和订阅）

如何实现一个发布者

1.初始化ros节点

2.向ROS Master注册节点信息包括发布的话题名和话题中的消息类型

3.创建消息数据

4.按照一定频率循环发布消息

如何实现一个订阅者

1.初始化ros节点

2.订阅需要的话题

3.循环等待话题消息，接收到信息后回调函数

4.在回调函数中完成消息处理

2.1.1、自定义话题消息

定义 msg 文件：将话题内容写入到.msg 文件中，定义消息的具体格式和字段。
在 package.xml 中添加功能包依赖：

<build_depend>message_generation</build_depend>编译依赖功能包 <exec_depend>message_runtime</exec_depend>运行依赖功能包
查找功能包：通过 find_package(...... message_generation) 语句查找 message_generation 等所需功能包。
添加消息文件：使用 add_message_files(FILES PersonMsg.msg) 将自定义消息文件（如 PersonMsg.msg）添加到 ROS 功能包中，告知 ROS 需要处理这些文件。
生成消息代码：generate_messages(DEPENDENCIES std_msgs) 根据添加的消息文件生成对应的编程语言代码（如 C++ 头文件或 Python 类）。DEPENDENCIES std_msgs 表示生成消息代码时依赖 std_msgs 包，如果消息文件中使用了其他消息包中的数据类型，必须在此处声明依赖。
添加运行时依赖：在 catkin_package(...... message_runtime) 中包含 message_runtime，确保在运行时能够正确处理消息。
在 CMakeLists.txt 中添加编译选项
设置需要编译的代码和生存的可执行文件
设置连接库
添加依赖项

ros topic 通信编程

add_executable(string_publisher src/string_publish.cpp) target_link_libraries(string_publisher ${catkin_LIBRARIES})

add_dependencies(person_publisher ${PROJECT_NAME}_gencpp)

add_executable(string_subscriber src/string_subscribe.cpp) target_link_libraries(string_subscribe ${catkin_LIBRARIES})

add_dependencies(person_subscribe${PROJECT_NAME}_gencpp)

ros server通信编程

add_executable(person_server src/person_server.cpp) target_link_libraries(person_server ${catkin_LIBRARIES})

add_dependencies(person_server${PROJECT_NAME}_gencpp)

add_executable(person_cliernt src/person_client.cpp) target_link_libraries(person_client ${catkin_LIBRARIES})

add_dependencies(person_client${PROJECT_NAME}_gencpp)

2.2.ROS Service通信编程

服务模型（服务端/客户端）

如何实现一个服务器

1.初始化ROS节点

2.创建server实例

3.循环等待服务请求，进入回调函数

4.在回调函数中完成服务功能的处理，并反馈应答数据

如何实现一个客户端

1.初始化ROS节点

2.创建一个Client实例

3.发布服务请求数据

4.等待Server处理之后的应答结果

2.2.1、自定义话题消息

定义 srv文件：将话题内容写入到.srv文件中，定义消息的具体格式和字段。
在 package.xml 中添加功能包依赖：

<build_depend>message_generation</build_depend>编译依赖功能包 <exec_depend>message_runtime</exec_depend>运行依赖功能包
查找功能包：通过 find_package(...... message_generation) 语句查找 message_generation 等所需功能包。
添加消息文件：使用 add_message_files(FILES PersonSrv.srv) 将自定义消息文件（如 PersonSrv.srv）添加到 ROS 功能包中，告知 ROS 需要处理这些文件。
生成消息代码：generate_messages(DEPENDENCIES std_msgs) 根据添加的消息文件生成对应的编程语言代码（如 C++ 头文件或 Python 类）。DEPENDENCIES std_msgs 表示生成消息代码时依赖 std_msgs 包，如果消息文件中使用了其他消息包中的数据类型，必须在此处声明依赖。
添加运行时依赖：在 catkin_package(...... message_runtime) 中包含 message_runtime，确保在运行时能够正确处理消息。
在 CMakeLists.txt 中添加编译选项：
编译依赖：添加 <build_depend>message_generation</build_depend>，此功能包用于在编译过程中生成消息相关的代码。
运行依赖：添加 <exec_depend>message_runtime</exec_depend>，确保在运行时能够正确处理消息。

3.ROS常用的组件

1. launch 启动文件

在 ROS 里，launch 文件是一种极为实用的工具，它能够同时启动多个节点，并且能对这些节点的参数进行配置。launch 文件使用 XML 格式编写，下面详细介绍其中常用的标签及其功能：

`1.<launch>`

这是 launch 文件的根标签，所有其他标签都必须包含在 <launch> 标签内。示例如下：

xml

<launch>
    <!-- 这里放置其他标签 -->
</launch>

`2.<node>`

用于启动一个 ROS 节点。它有多个重要属性：

pkg：指定节点所属的软件包。
type：指定节点可执行文件的名称。
name：为节点指定一个唯一的名称。
output：指定节点输出信息的处理方式，常见值有 screen（输出到终端）。

示例：

xml

<node pkg="turtlesim" type="turtlesim_node" name="turtlesim" output="screen"/>

`3.<param>`

用于设置单个参数，可将参数传递给节点。其属性如下：

name：参数的名称。
value：参数的值。

示例：

xml

<param name="robot_name" value="my_robot"/>

`4.<rosparam>`

用于加载 YAML 文件中的参数或者直接设置一组参数。常见属性及用法如下：

file：指定要加载的 YAML 文件路径。
command：可以是 load（加载参数）、dump（导出参数）等。

加载 YAML 文件示例：

xml

<rosparam file="$(find my_package)/config/params.yaml" command="load"/>

直接设置一组参数示例：

xml

<rosparam>
    my_params:
        param1: 10
        param2: "hello"
</rosparam>

`5.<arg>`

用于在 launch 文件中定义和传递参数。属性如下：

name：参数名称。
default：参数的默认值（可选）。

示例：

xml

<arg name="robot_model" default="model1"/>
<node pkg="my_package" type="my_node" name="my_node">
    <param name="model" value="$(arg robot_model)"/>
</node>

`6.<include>`

用于包含其他 launch 文件，实现 launch 文件的复用。属性 file 用于指定要包含的 launch 文件路径。

示例：

xml

<include file="$(find my_package)/launch/another.launch"/>

`7.<remap>`

用于重映射话题、服务或参数的名称。属性如下：

from：原始名称。
to：新的名称。

示例：

xml

<remap from="/input_topic" to="/new_input_topic"/>

2. TF 坐标变换

TF（Transform）是 ROS 中用于管理和处理坐标变换的强大工具，它允许你在不同坐标系之间进行转换。以下是 TF 的主要使用场景和操作方法：

1.TF 工具的使用

TF 提供了一些实用的命令行工具，帮助你查看和调试坐标变换信息

tf_echo：用于打印两个坐标系之间的变换信息。例如，要查看 base_link 到 map 坐标系的变换信息，可执行：

bash

rosrun tf tf_echo map base_link

view_frames：生成一个 PDF 文件，展示当前系统中所有坐标系之间的关系。执行以下命令：

bash

rosrun tf view_frames

执行后会在当前目录下生成一个 frames.pdf 文件，打开该文件即可查看坐标系关系图。

2.广播 TF 变换

要在 ROS 中广播坐标变换，需要创建一个 TF 广播器（TransformBroadcaster），并定期发布变换信息。以下是一个简单的 Python 示例：

python

#!/usr/bin/env python
import rospy
import tf

if __name__ == '__main__':
    rospy.init_node('tf_broadcaster')
    br = tf.TransformBroadcaster()
    rate = rospy.Rate(10)  # 10Hz

    while not rospy.is_shutdown():
        br.sendTransform((1.0, 0.0, 0.0),
                         (0.0, 0.0, 0.0, 1.0),
                         rospy.Time.now(),
                         "child_frame",
                         "parent_frame")
        rate.sleep()

上述代码创建了一个 TF 广播器，每秒发布 10 次 parent_frame 到 child_frame 的坐标变换信息。

3.监听 TF 变换

要获取两个坐标系之间的变换信息，需要创建一个 TF 监听器（TransformListener）。以下是一个简单的 Python 示例：

python

#!/usr/bin/env python
import rospy
import tf

if __name__ == '__main__':
    rospy.init_node('tf_listener')
    listener = tf.TransformListener()
    rate = rospy.Rate(10)  # 10Hz

    while not rospy.is_shutdown():
        try:
            (trans, rot) = listener.lookupTransform('parent_frame', 'child_frame', rospy.Time(0))
            rospy.loginfo("Translation: %s, Rotation: %s", trans, rot)
        except (tf.LookupException, tf.ConnectivityException, tf.ExtrapolationException):
            continue
        rate.sleep()

该代码创建了一个 TF 监听器，每秒尝试 10 次获取 parent_frame 到 child_frame 的坐标变换信息，并将其打印输出。

3. 可视化显示与仿真工具

1.rqt

rqt 是一个基于 Qt 的可扩展可视化工具框架，它提供了各种插件，可用于监控和调试 ROS 系统。以下是一些常用的 rqt 插件及其功能：

rqt_graph：以图形化方式展示 ROS 系统中节点和话题之间的连接关系。启动命令如下：

bash

rosrun rqt_graph rqt_graph

rqt_plot：用于实时绘制 ROS 话题的数据曲线。例如，要绘制 /cmd_vel 话题中 linear.x 字段的数据曲线，可执行：

bash

rosrun rqt_plot rqt_plot /cmd_vel/linear/x

2.rviz

rviz 是一个 3D 可视化工具，可用于显示机器人模型、传感器数据（如激光雷达、摄像头等）以及坐标变换等信息。启动 rviz 的命令为：

bash

rosrun rviz rviz

启动后，你可以通过添加不同的显示插件（如 RobotModel 显示机器人模型、LaserScan 显示激光雷达数据等）来定制可视化界面。

3.gazebo

Gazebo 是一个强大的机器人仿真环境，可用于模拟机器人在不同场景下的行为。它可以与 ROS 紧密集成，方便进行机器人的开发和测试。以下是使用 Gazebo 的基本步骤：

1. 安装 Gazebo 和相关的 ROS 包：

bash

sudo apt install ros-noetic-gazebo-ros-pkgs ros-noetic-gazebo-ros-control

2.启动 Gazebo 并加载一个世界文件：

bash

roslaunch gazebo_ros empty_world.launch

3.在 Gazebo 中加载机器人模型，可通过编写 launch 文件来实现。例如，加载 TurtleBot3 模型：

bash

roslaunch turtlebot3_gazebo turtlebot3_world.launch

在 Gazebo 中，你可以设置物理环境、添加障碍物等，同时可以通过 ROS 话题和服务与仿真中的机器人进行交互。

4.URDF机器人建模

1.机器人的定义与组成

机器人四大组成部分

1.控制系统：人体的手和脚，直接面向工作对象的机械装置

2.驱动系统：人体的肌肉和筋络，负责驱动执行机构，将控制系统下达的命令转换成执行机构需要的信号

3.执行机构：人体的感官和神经，主要完成信号的输入和反馈，包括内部传感系统和外部传感系统

4.传感系统：人体的大脑，实现任务及信息的处理，输出控制命令信号

2.URDF建模方法

1.什么是URDF？

1.Unified Robot Description Format ,统一机器人描述格式

2.ROS中一个非常重要的其机器人模型描述格式

3.可以解析URDF文件中使用XML格式描述的机器人模型

4.包含link和joint自身及相关属性的描述信息

2.<link>标签

1.<link>标签

<link>

</visual>

</collision>

</link>

1.描述机器人某个刚体部分的外观和物理属性

2.描述连杆尺寸（size），颜色（color），形状（shape），惯性矩镇（inertial matrix），碰撞参数（collision properties）

3.每个Link会成为一个坐标系

2.<link>标签里的几个组成部分

1.<visual>

// xyz描述xyz轴的平移（单位米） rpy 围绕三轴旋转的角度（单位弧度）

</geometry>

</visual>

描述机器人外观长什么样与机器人运动无关系

2.<collision>

</geometry>

</collision>

描述机器人碰撞参数

3.惯性矩镇（inertial matrix）

物理参数运动属性

3.<joint>标签

1.<joint>描述

1.描述两个link孩子间的关系分为六种类型

1.continuous：旋转关节，可以围绕单轴无限旋转

2.revolute：旋转关节，类似与continuous,但是有旋转的角度极限

3.prismatic：滑动关节，沿某一轴线移动的关节，带有位置极限

4.planar：平面关节，允许在平面正交方向上平移或者旋转

5.floating：滑动关节，允许进行平移，旋转运动

6.fixed：固定关节，不允许运动的特殊关节

2.包括关节运动的位置和速度限制

3.描述机器人关节的运动学和动力学属性

每一个<joint>标签里面就会有 <parent>和<child>标签

4.<robot>标签

</robot>

完整机器人模型的最顶层标签

一个完整的机器人模型，由一系列<link>和<joint>组成

3.URDF机器人模型案例分析

创建一个机器人建模的功能包

$ catkin_create_pkg mbot_description urdf xacro

urdf：存放机器人模型的URDF或xacro文件

meshes：防止URDF中引用的模型渲染文件

launch：保存相关启动文件

config：保存rviz的配置文件

5.构建机器人仿真平台

1.优化物理仿真模型

为link添加惯性参数和碰撞属性
为link添加gazebo标签
为joint添加传动装置
添加gazebo控制器插件

1.URDF模型的进化版本----xacro模型文件

1.精简模型代码

创建宏定义
文件包含

2.提供可编程接口

常量
变量
数学计算
条件语句

常量定义：<xacro:property name="M_PI" value=" 3.14159">

常量使用：<origin xyz=" 0 0 0 " rpy=" ${ M_PI/2} 0 0">

数学计算：<origin xyz=" 0 ${( motor_length+wheel_length)/2} 0 " rpy=" 0 0 0">

（注意：所有数学运算都会转换成浮点数进行，以保证运算精度）

宏定义：<xacro:macro name="name" params=" A B C">

......

</xacro: macro>

宏调用：<name A="A_value" B=" B_value" C="C_value" />

文件包含：<xacro :include filename =" $(find mbot_description)/urdf/mbot_base_gazebo.xacro"/>

2.ros_control是什么？

1.ROS为开发者提供的机器人控制中间件

2.包含一系列控制接口，传动配置借口，硬件借口，控制器工具箱等等。

3.可以帮助机器人应用功能包快速落地，体考开发效率

3.ros_control的总体框架

1.结构

1.控制器管理器：提供一种通用的接口来管理不同的控制器

2.控制器：读取硬件状态，发布控制命令，完成每个joint的控制

joint_state_controller

状态控制器

joint_effort_controller

类控制器

joint_position_controller

位置控制器

joint_velocity_controller

速度控制器

3.硬件资源：为上下两层提供硬件资源的接口

4.机器人硬件抽象：机器人硬件抽象和硬件资源直接打交道，通过write和read方法完成硬件操作

5.真实机器人：执行接收到的命令

2.模型优化

1.为Link添加惯性参数和碰撞属性

Link三大内容：

1.<visuall>可视化部分

2.,<collision>碰撞检测部分

3.<cylinder_inertial_matrix>惯性矩阵部分

2.为Link添加gazebo标签

3.为joint添加传动装置

4.添加gazebo控制器插件

<robotNamespace>：机器人的命名空间

<leftJoint>和<rightJoint>：左右轮转动的关节joint

<wheelSeparation>和<wheelDiameter>：机器人模型的相关尺寸，在计算差速参数时需要用到

<commandTopic>：控制器订阅的速度控制指令，生成全局命名是需要结合<robotNamespace>中设置的命名空间

<odometryFrame>：李成绩数据的参考坐标系，ROS中一般都命名为odom

2.创建物理仿真环境

第一种方法直接添加环境模型

第二种方法使用Building Editor

3.传感器仿真及应用

1.摄像头

<sensor>标签：描述传感器

type：传感器类型，camera
name：摄像头命名，自由设置

<camera>标签：描述摄像头参数

分辨率，编码格式，图像范围，噪音参数等

<plugin>标签：加载摄像头仿真插件

libgazebo_ros_camera.so

设置插件的命名空间，发布图像的话题，参考坐标系等

查看摄像头仿真图像

$ rqt_image_view

2.RGB-D摄像头仿真（kinect）

在rviz中查看kinect信息

3.激光雷达

在rviz中查看激光雷达信息

6.机器视觉处理

1.ROS摄像头驱动及数据接口

配置功能包(根据版本)

‌ROS Melodic‌：仅支持Ubuntu 18.04 LTS。
‌ROS Noetic‌：同时支持Ubuntu 20.04 LTS和Debian Buster，提供了更广泛的平台支持。

$sudo apt-get install ros-melodic-usb-cam

运行launch文件

$roslaunch usb_cam usb_cam-test.launch

日志

$rqt_image_view

1.usb_cam功能包中的参数

参数类型默认值描述

video_device string “/dev/video0” 摄像头设备号

image_width int 640 图像横向分辨率

image_height int 480 图像纵向分辨率

pixel_format string "mjpeg" 像素编码,可选值：mjpeg , yuyv , uyvy

io_method string "mmap" IO通道，可选值：mmap，read，userptr

camera_frame_id string "head_camera" 摄像头坐标系

framerate int 30 频率

brightness int 32 亮度，0~255

saturation int 32 饱和度，0~255

contrast int 32 对比度，0~255

sharpness int 22 清晰度，0~255

autofocus bool false 自动对焦

focus int 51 焦点（非自动对焦状态下有效）

camera_info_url string - 摄像头校准文件路径

camera_name string "head_camera" 摄像头名称

2.rosmsg查看图像话题类型

Header：消息头，包含消息序号，时间戳和绑定坐标系

height：图像的纵向分辨率

width：图像的横向分辨率

encoding：图像的编码格式，包含RGB，YUV等常用格式，不设计图像压缩编码

is_bigendian：图像数据的大小端存储模式

step：一行图像数据的字节数量，作为数据的步长参数

data：存储图像数据的数组，大小为step*height个字节

压缩图像消息

format：图像的压缩编码格式(jpeg，png，bmp)

data：存储图像数据数组

3.三维点云信息数据结构定义（PointCloud2）

height：点云图像的纵向分辨率

width：点云图像的横向分辨率

fields：每个点的数据类型

is_bigendian：数据的大小段存储模式

point_step：单点的数据字节步长

data：点云数据的储存数组，总字节大小为row_step*height

is_dense：是否有无效点

2.摄像头参数标定

1.安装标定功能包

$ sudo pt-get install ros-noetic-camera-calibration(注意版本 )

‌ROS Melodic‌：仅支持Ubuntu 18.04 LTS。
‌ROS Noetic‌：同时支持Ubuntu 20.04 LTS和Debian Buster，提供了更广泛的平台支持。

2.启动摄像头

$ roslaunch robot_vision usb_cam.launch

启动标定包

$rorun camera_calibraion cameracalibrator.py --size 8x6 --square 0.024 image:=/usb_cam/image_raw camera:=/usb_cam

1. size：标定棋盘格的内部角点个数，这里使用的棋盘一共有六行，每行有八个内部角点

2. square：这个参数对应每个棋盘格的边长，单位是米

3. image和camera：设置摄像头发布的图像话题

3.ROS+OpenCV图形处理方法及案例

OpenCV是什么？

Open Source Computer Vision Library
基于BSD许可发行的矿平台开元计算机视觉库（Linux，Windows和Mac OS）
由一系列C函数和少量C++类构成，同时提供C++，Python，Ruby，MATLAB等语言接口
实现了图像处理和计算机视觉方面的很多通用算法，而且对非商业应用和商业应用都是免费的
可诶直接访问硬件摄像头，并且还提供了一个简单的GUI系统---highgui

安装Opencv

$ sudo apt-get install ros-melodic-vision-opencv libopencv-dev python3-opencv

(注意版本)

ROS Melodic‌：仅支持Ubuntu 18.04 LTS。
‌ROS Noetic‌：同时支持Ubuntu 20.04 LTS和Debian Buster，提供了更广泛的平台支持。
对于较新版本的Ubuntu（如Ubuntu 18.04及以上），OpenCV的Python包通常命名为python3-opencv而不是python-opencv。

3.ROS+OpenCV图象处理方法及案例