Ubuntu 20.04下使用D435i在ROS中实时运行ORB-SLAM3（从安装到实战的完整指南）

Ubuntu 20.04下使用D435i在ROS中实时运行ORB-SLAM3（从安装到实战的完整指南）

本教程将详细介绍如何在Ubuntu 20.04系统中，使用Intel RealSense D435i深度相机，在ROS环境下实时运行ORB-SLAM3视觉SLAM系统。ORB-SLAM3是一个先进的视觉SLAM库，支持单目、双目和RGB-D相机，而Intel D435i是一款流行的深度感知相机，结合ROS Noetic，可以构建强大的机器人感知系统。这个视觉SLAM教程旨在让小白用户也能轻松上手，逐步实现实时SLAM运行。

前提条件

在开始之前，请确保您有以下准备：

• 一台安装有Ubuntu 20.04的计算机（建议使用64位版本）
• Intel RealSense D435i相机，并通过USB 3.0接口连接
• 稳定的互联网连接，用于下载软件和依赖包
• 基本的Linux终端操作知识，例如命令复制和粘贴

步骤1：安装ROS Noetic

Ubuntu 20.04对应的ROS版本是Noetic。请按照官方指南安装ROS Noetic，这是运行ORB-SLAM3的基础环境。打开终端，执行以下命令：

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://keyserver.ubuntu.com:80" --recv-key C1CF6E31E6BADE8868B172B4F42ED6FBAB17C654sudo apt updatesudo apt install ros-noetic-desktop-fullecho "source /opt/ros/noetic/setup.bash" >> ~/.bashrcsource ~/.bashrc

安装完成后，验证ROS是否安装成功：运行roscore，如果无错误，则说明ROS Noetic已就绪。

步骤2：安装Intel RealSense SDK和ROS包装

首先，安装RealSense SDK以支持D435i相机硬件。以下是简要步骤：

sudo apt-get install librealsense2-dkmssudo apt-get install librealsense2-utilssudo apt-get install librealsense2-devsudo apt-get install librealsense2-dbg

然后，安装ROS包装，使D435i能与ROS通信：

mkdir -p ~/catkin_ws/srccd ~/catkin_ws/srcgit clone https://github.com/IntelRealSense/realsense-ros.gitcd realsense-ros/git checkout git tag | sort -V | grep -P "^2.\d+\.\d+" | tail -1cd ~/catkin_wscatkin_make cleancatkin_make -DCATKIN_ENABLE_TESTING=False -DCMAKE_BUILD_TYPE=Releasecatkin_make installecho "source ~/catkin_ws/devel/setup.bash" >> ~/.bashrcsource ~/.bashrc

完成后，可以通过roslaunch realsense2_camera rs_camera.launch测试相机是否正常工作。

步骤3：安装ORB-SLAM3及其ROS包

克隆ORB-SLAM3仓库并编译。ORB-SLAM3依赖于Pangolin、OpenCV和Eigen3等库。首先安装依赖：

sudo apt-get install build-essential cmake git libgtk2.0-dev pkg-config libavcodec-dev libavformat-dev libswscale-devsudo apt-get install python-dev python-numpy libtbb2 libtbb-dev libjpeg-dev libpng-dev libtiff-dev libdc1394-22-devsudo apt-get install libeigen3-dev

安装Pangolin（用于可视化）：

cd ~git clone https://github.com/stevenlovegrove/Pangolin.gitcd Pangolinmkdir buildcd buildcmake ..cmake --build .

克隆ORB-SLAM3并编译：

cd ~git clone https://github.com/UZ-SLAMLab/ORB_SLAM3.git ORB_SLAM3cd ORB_SLAM3chmod +x build.sh./build.sh

构建ROS包：

cd ORB_SLAM3chmod +x build_ros.sh./build_ros.sh

如果编译成功，ORB-SLAM3的ROS节点将可在ROS环境中使用。

步骤4：运行D435i相机并启动ORB-SLAM3

首先，启动D435i相机节点。打开一个新终端：

roslaunch realsense2_camera rs_camera.launch

然后，在另一个终端，运行ORB-SLAM3的RGB-D节点。ORB-SLAM3支持RGB-D模式，使用D435i的彩色和深度话题。确保话题正确映射：

rosrun ORB_SLAM3 RGBD Vocabulary/ORBvoc.txt Examples/RGB-D/TUM1.yaml /camera/color/image_raw:=/camera/color/image_raw /camera/depth/image_raw:=/camera/aligned_depth_to_color/image_raw

这里使用TUM1.yaml作为配置文件，您可能需要根据D435i相机参数调整YAML文件。ORB-SLAM3将开始处理数据，并打开Pangolin窗口显示实时跟踪。

步骤5：实时运行和测试

现在，ORB-SLAM3应该实时处理相机数据并构建地图。移动D435i相机，观察Pangolin窗口中的地图点和相机轨迹更新。这个视觉SLAM教程演示了如何从图像序列中估计相机姿态，是学习SLAM技术的绝佳实践。

为了优化性能，您可以调整ORB-SLAM3的参数文件，或使用更高效的词汇表。确保系统资源充足，以避免延迟。

常见问题解答

• 问题1：相机话题不匹配。 检查D435i发布的话题，使用rostopic list命令，并在运行ORB-SLAM3时正确映射话题名称。
• 问题2：编译ORB-SLAM3时出错。 确保所有依赖库已安装，并尝试清理构建目录（删除build和Thirdparty中的构建文件）后重新编译。
• 问题3：ROS节点无法启动。 确认ROS环境已配置（运行source ~/catkin_ws/devel/setup.bash），并且所有终端已source相应setup文件。
• 问题4：实时运行延迟高。 降低相机分辨率或帧率，在rs_camera.launch中调整参数，或使用ORB-SLAM3的轻量模式。

结论

通过本教程，您应该已经在Ubuntu 20.04上成功使用Intel D435i和ROS Noetic实时运行了ORB-SLAM3。这个系统为机器人导航、增强现实和三维重建等应用提供了强大基础。这个视觉SLAM教程从零开始，涵盖了安装、配置和运行的全过程，希望帮助小白用户顺利入门。如有疑问，请参考ORB-SLAM3和RealSense官方文档进一步探索。