授課老師：連國云項目13：智能機器人裝上慧眼《智能機器人技術(shù)》課程任務要求知識導入任務實施任務評價PC端遠程調(diào)用智能機器人上的攝像頭，顯示實時圖像，并截取圖像畫面。任務要求知識導入任務實施任務評價視覺驅(qū)動ROS驅(qū)動與Linux驅(qū)動的意義完全不同。LinuxDriver是在內(nèi)核模式下獲取硬件信息并反饋到用戶。ROSDriver則不同，它完全是在用戶模式下，從Linux層面獲取數(shù)據(jù)。并通過topic發(fā)送messageusb_cam就是個典型的ROSDriver，它并非Linux傳統(tǒng)意義上的Driver，它其實只是個應用程序，通過V4L2接口設置Camera并獲取數(shù)據(jù),利用ROS接口發(fā)布topic，供其它節(jié)點實用任務要求知識導入任務實施任務評價視覺驅(qū)動在ROS系統(tǒng)中，想要使用USB攝像頭需要安裝相應的驅(qū)動程序，在ROS系統(tǒng)中，常用的攝像頭package有usb_cam和uvc_camera兩個。UVC(USBVideoClass)即USB視頻類，是一種為USB視頻捕獲設備定義的協(xié)議標準，而ROS系統(tǒng)中的uvc_camera功能包則是針對該協(xié)議的攝像頭驅(qū)動。任務要求知識導入任務實施任務評價視覺驅(qū)動usb_cam功能包是針對V4L2視頻采集框架的視覺采集設備驅(qū)動功能包。V4L2是一個專門針對Linux系統(tǒng)下的驅(qū)動程序框架及設備輸出API。要使用這個package，首先需要進行安裝。任務要求知識導入任務實施任務評價視覺驅(qū)動usb_cam功能包安裝的主要步驟如下：(1)進入工作空間，在該工作空間下新建usb_cam文件夾，并在其下新建src文件夾：$cd~/catkin-ws/$mkdir-pusb_cam/src任務要求知識導入任務實施任務評價視覺驅(qū)動usb_cam功能包安裝的主要步驟如下：(1)進入工作空間，在該工作空間下新建usb_cam文件夾，并在其下新建src文件夾：$cd~/catkin-ws/$mkdir-pusb_cam/src任務要求知識導入任務實施任務評價視覺驅(qū)動(2)進入src文件夾，使用git下載usb_cam功能包源碼：$cdusb_cam/src$gitclone/bosch-ros-pkg/usb_cam.git任務要求知識導入任務實施任務評價視覺驅(qū)動(3)下載完成后，返回src上一級文件夾usb_cam，運行catkin_make對package進行編譯，并配置環(huán)境變量：$cd..$catkin_make$source~/catkin-ws/devel/setup.bash進入usb_cam文件夾，測試一下usb_cam功能包是否配置完成：$roscdusb_cam任務要求知識導入任務實施任務評價usb_cam功能包usb_cam功能包的功能實現(xiàn)主要是通過節(jié)點中的相關(guān)topic進行數(shù)據(jù)傳遞，此外依靠相關(guān)參數(shù)的設置，對相關(guān)功能進行配置。usb_cam功能包的核心節(jié)點是usb_cam_node任務要求知識導入任務實施任務評價usb_cam功能包(1)話題usb_cam功能包中的話題

名稱類型功能話題發(fā)布~<camera_name>/imagesensor_msgs/Image發(fā)布圖像數(shù)據(jù)任務要求知識導入任務實施任務評價usb_cam功能包(2)參數(shù)usb_cam功能包中的參數(shù)參數(shù)類型默認值功能~viedo_devicestring“dev/viedo0”攝像頭設備號~image_widthint640圖像橫向分辨率~image_heightint480圖像縱向分辨率~pixel_formatstring“mjpeg”像素編碼，可選值：mjpeg、yuyv、uyvy~io_methodstring“mmap”IO通道，可選值：mmap、read、userptr~camera_frame_idstring“head_camera”攝像頭坐標系~framerateint30幀率~brightnessint32亮度，0~255任務要求知識導入任務實施任務評價usb_cam功能包(2)參數(shù)usb_cam功能包中的參數(shù)參數(shù)類型默認值功能~saturationint32飽和度，0~255~contrastint32對比度，0~255~sharpnessint22清晰度，0~255~autofocusboolFalse自動對焦~focusint51焦點（非自動對焦狀態(tài)下才有效）~camera_info_urlstring—攝像頭校準文件路徑~camera_namestring“head_camera”攝像頭名稱任務要求知識導入任務實施任務評價PC端直接調(diào)用攝像頭方式1：運行usb_cam功能包中的節(jié)點usb_cam_node：$rosrunusb_camusb_cam_node這里只能看到攝像頭指示燈打開，但并不會在電腦上看到圖像，如果想要看下當前的圖像可以使用image_view功能包中image_view節(jié)點，使用usb_cam默認發(fā)布/usb_cam/image_raw的topic，因此查看命令為：$rosrunimage_viewimage_viewimage:=/usb_cam/image_raw任務要求知識導入任務實施任務評價任務要求知識導入任務實施任務評價PC端直接調(diào)用攝像頭方式2：使用自定義launch文件設置攝像頭：usb_cam給了我們一個默認的launch文件在如下目錄~/catkin-ws/usb_cam/src/usb_cam/launch/usb_cam-test.launch如果需要自定義一個launch文件，可以復制這個文件并進行命名，例如：usb_cam.launch，然后打開這個文件任務要求知識導入任務實施任務評價PC端直接調(diào)用攝像頭<launch>

<node

name="usb_cam"pkg="usb_cam"type="usb_cam_node"output="screen"

>

<paramname="video_device"value="/dev/video0"/>

<paramname="image_width"value="640"

/>

<paramname="image_height"value="480"

/>任務要求知識導入任務實施任務評價PC端直接調(diào)用攝像頭

<paramname="pixel_format"value="yuyv"

/>

<paramname="camera_frame_id"value="usb_cam"/>

<paramname="io_method"

value="mmap"/>

</node>

<nodename="image_view"pkg="image_view"type="image_view"respawn="false"

output="screen">任務要求知識導入任務實施任務評價PC端直接調(diào)用攝像頭

<remapfrom="image"

to="/usb_cam/image_raw"/>

<paramname="autosize"

value="true"

/>

</node></launch>任務要求知識導入任務實施任務評價PC端直接調(diào)用攝像頭其中/div/video0表示是第一個攝像頭，如果你有多個攝像頭，可以將此改為/div/video1等等。如果需要查看當前連接設備，使用如下命令即可：$ls/dev/video*修改好后運行這個文件：$roslaunchusb_camusb_cam.launch任務要求知識導入任務實施任務評價PC端直接調(diào)用攝像頭方式3：ROS系統(tǒng)的qt工具箱中還包含一個圖像顯示的工具，可以通過以下命令運行這個工具$rqt_image_view任務要求知識導入任務實施任務評價PC端直接調(diào)用攝像頭點擊該界面左上角的下拉菜單，可以看到當前系統(tǒng)中所有可顯示的圖像話題列表。選擇列表中的攝像頭原始圖像/camera/image_raw話題，應該就可以看到期盼已久的圖像任務要求知識導入任務實施任務評價PC端遠程調(diào)用攝像頭除了使用PC端直接驅(qū)動攝像頭之外，還可以采用分布式系統(tǒng)的方式，PC通過智能機器人的主控制器遠程控制攝像頭。在智能機器人中，通常攝像頭是直接安裝在智能機器人本體上，與智能機器人的主控制器直接相連。圖像識別等操作對設備的計算能力要求較高，可以在PC端上進行，因此PC端需要遠程調(diào)用攝像頭任務要求知識導入任務實施任務評價PC端遠程調(diào)用攝像頭PC端遠程調(diào)用攝像頭，與PC端遠程進行運動控制的原理相類似，也是要通過遠程登錄方式，實現(xiàn)PC端與智能機器人主控制器的連接，進而通過ROS系統(tǒng)節(jié)點之間的通信方式實現(xiàn)PC端，主控制器，以及攝像頭的數(shù)據(jù)通信任務要求知識導入任務實施任務評價PC端遠程調(diào)用攝像頭在這種調(diào)用方式下，攝像頭同樣可以使用usb_cam功能包進行驅(qū)動。RaspberryPi上安裝usb_cam功能包后，在主機PC端運行ROSMaster$roscore并在RaspberryPi上運行usb_cam_node節(jié)點：$rosrunusb_camusb_cam_node運行成功后，在PC端使用rostopiclist命令查看話題列表任務要求知識導入任務實施任務評價PC端遠程調(diào)用攝像頭任務要求知識導入任務實施任務評價PC端遠程調(diào)用攝像頭可以看到攝像頭啟動成功，并且已經(jīng)開始發(fā)布圖像數(shù)據(jù)。使用rqt_image_view工具將圖像數(shù)據(jù)可視化：$rqt_image_view訂閱/usb_cam/image_raw消息后就可以在界面中看到圖像任務要求知識導入任務實施任務評價PC端遠程調(diào)用攝像頭任務要求知識導入任務實施任務評價PC端遠程調(diào)用攝像頭為了便于參數(shù)的設置與修改，可以使用launch文件在RaspberryPi上驅(qū)動攝像頭，只需要對usb_cam-test.launch進行簡單的修改，去掉圖像顯示部分image_view節(jié)點的啟動即可任務要求知識導入任務實施任務評價PC端遠程調(diào)用攝像頭<launch><nodename="usb_cam"

pkg="usb_cam"

type="usb_cam_node"

output="screen"

>

<paramname="video_device"

value="/dev/video1"

/>

<paramname="image_width"

value="640"

/>

<paramname="image_height"

value="480"

/>

<paramname="pixel_format"

value="yuyv"

/>任務要求知識導入任務實施任務評價PC端遠程調(diào)用攝像頭

<paramname="camera_frame_id"

value="usb_cam"

/>

<paramname="