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D435i标定摄像头和IMU笔记一（配置环境篇）

2023-05-16

IntelRealSense D435i摄像头和IMU标定笔记一（配置环境篇）

  • 一、标定方案
  • 二、环境要求
  • 三、环境配置
    • 3.1 基本环境安装
      • 3.1.1 for ubuntu16.04
      • 3.1.2 for ubuntu18.04
    • 3.2 D435i驱动和ROS包安装
      • 3.2.1 驱动安装
      • 3.2.2 ros包安装
    • 3.3 Kalibr工具安装

参考视频
D435i标定摄像头和IMU笔记一（配置环境篇）
D435i标定摄像头和IMU笔记二（RGB摄像头标定篇）
D435i标定摄像头和IMU笔记二-2（RGB+双目多摄像头标定篇）
D435i标定摄像头和IMU笔记三（IMU标定篇)
D435i标定摄像头和IMU笔记四（RGB摄像头和IMU联合标定篇)
D435i标定摄像头和IMU笔记四-2（双目摄像头与IMU联合标定篇）

一、标定方案

D435i标定的方案为：使用RealSence官网教程标定IMU的bias和三个轴的对齐、使用港科大imu_utils标定IMU获得随机游走数据、单RGB摄像头标定使用kalibr、单摄像头+IMU联合标定采用kalibr。

二、环境要求 

ubuntu16.04/ubuntu18.04、ros kinetic/melodic、python2.7、python3.6及以上。

建议：

  1. 使用ubuntu16.04的版本，因为kalibr实在太久没更新了，ubuntu16.04安装丝滑。ubuntu18.04也成功了，但是使用的不是官方编译方式，官方是python的catkin，我用的是catkin_make
  2. 如果不想单独安装ubuntu16.04，可以使用docker工具来安装一个ubuntu16.04容器。后面补充，docker功能自行百度。
  3. 安装新的ubuntu16.04之后，除了换源，第一件事就是将python3升级到python3.6以上，因为python3.5及以下会报错，很麻烦

三、环境配置

3.1 基本环境安装

3.1.1 for ubuntu16.04

  1. 安装ubuntu16.04，更换源。
  2. 安装python3.7（先查看python3版本，如果是3.6及以上就不用换）
    查看python3版本：python3 --version
1）下载：wget https://www.python.org/ftp/python/3.7.1/Python-3.7.1rc2.tgz	
2）解压：tar zxvf Python-3.7.1rc2.tgz
3）cd Python-3.7.1rc2
4）编译：
./configure
make
make install
5）删除软链接（可能自带的是python3.5）
sudo rm -r /usr/bin/python3
sudo rm -r /usr/bin/pip3
6）添加软链接
ln -s /usr/local/bin/python3.7 /usr/bin/python3
ln -s /usr/local/bin/pip3.7 /usr/bin/pip3
  1. 传送门：安装ros kinetic
    问题一：rosdep init问题
    PS：解决不了，最后rosdep init和rosdep update不搞也行，反正能用

3.1.2 for ubuntu18.04

啥都不用做。

3.2 D435i驱动和ROS包安装

3.2.1 驱动安装

1.1 参考教程
官网安装教程

  1. 获取源码
git clone https://github.com/IntelRealSense/librealsense.git
  1. 安装依赖
sudo apt-get install git libssl-dev libusb-1.0-0-dev pkg-config libgtk-3-dev
sudo apt-get install libglfw3-dev libgl1-mesa-dev libglu1-mesa-dev at
  1. Run Intel Realsense permissions script from librealsense root directory:
cd librealsense
./scripts/setup_udev_rules.sh
  1. Build and apply patched kernel modules for:
./scripts/patch-realsense-ubuntu-lts.sh

ps:这一步要很长时间

  1. TM1-specific:
echo 'hid_sensor_custom' | sudo tee -a /etc/modules
  1. 编译
mkdir build && cd build
cmake .. -DCMAKE_BUILD_TYPE=Release
make -j8
  1. 安装
sudo make install

1.2 测试

realsense-viewer

3.2.2 ros包安装

[官方github] https://github.com/IntelRealSense/realsense-ros

参考一、参考二

安装完成后修改lauch文件：

cd ~/catkin_ws/src/realsense-ros/realsense2_camera/launch
sudo gedit rs_camera.launch

修改以下内容

  <arg name="enable_gyro"         default="true"/>
  <arg name="enable_accel"        default="true"/>
  <arg name="enable_sync"         default="false"/>
  <arg name="unite_imu_method"    default="linear_interpolation"/>

PS：unite_imu_method的值为linear_interpolation（插值），copy（复制）； enable_sync是同步IMU和图像时间戳，但是后面新的版本好像已经做了，值给false就可以。实际可以分别监听测试。
参数说明

3.3 Kalibr工具安装

（官方WIKI，不要用IDE方式安装）

  1. 安装依赖:

for ubuntu16.04

sudo apt-get install python-setuptools python-rosinstall ipython libeigen3-dev libboost-all-dev doxygen libopencv-dev ros-kinetic-vision-opencv ros-kinetic-image-transport-plugins ros-kinetic-cmake-modules python-software-properties software-properties-common libpoco-dev python-matplotlib python-scipy python-git python-pip ipython libtbb-dev libblas-dev liblapack-dev python-catkin-tools libv4l-dev

for ubuntu18.04

sudo apt-get install python-setuptools python-rosinstall ipython libeigen3-dev  doxygen libopencv-dev ros-melodic-vision-opencv ros-melodic-image-transport-plugins ros-melodic-cmake-modules  software-properties-common libpoco-dev python-matplotlib python-scipy python-git python-pip ipython libtbb-dev libblas-dev liblapack-dev python-catkin-tools libv4l-dev python-pyx

注：libboost-all-dev这个先不装吧，因为安装ros会自动装，如果再装可能后面会出问题
2. 安装python-igraph

sudo apt-get install -y libigraph0-dev

sudo pip install python-igraph

问题：可能会安装错误，原因是版本太新，而python2太老。
解决办法：使用老版本的，具体大家上python官网查看版本。

sudo pip install python-igraph==0.7.0
  1. 创建工作空间（单独建一个工作空间，因为这个是python编译的）：

for ubuntu16.04

mkdir -p ~/kalibr_workspace/src
cd ~/kalibr_workspace
source /opt/ros/kinetic/setup.bash
catkin init
catkin config --extend /opt/ros/kinetic
catkin config --merge-devel # Necessary for catkin_tools >= 0.4.
catkin config --cmake-args -DCMAKE_BUILD_TYPE=Release

for ubuntu18.04

mkdir -p ~/kalibr_workspace/src
cd ~/kalibr_workspace
  1. 下载源码：
cd ~/kalibr_workspace/src
git clone https://github.com/ethz-asl/Kalibr.git
  1. 编译（可以去接杯茶喝了）:

for ubuntu16.04

cd ~/kalibr_workspace
catkin build -DCMAKE_BUILD_TYPE=Release -j4

for ubuntu18.04

catkin_make -DCMAKE_BUILD_TYPE=Release

问题：

无法验证 faculty.cse.tamu.edu 的由 “CN=InCommon RSA Server CA,OU=InCommon,O=Internet2,L=Ann Arbor,ST=MI,C=US” 颁发的证书:   无法本地校验颁发者的权限
recipe for target 'Kalibr/suitesparse/suitesparse_src-prefix/src/suitesparse_src-stamp/suitesparse_src-download' failed

原因：suitesparse没办法在这个链接下了
解决办法：更改kalibr/suitesparse下的CMakeLists.txt
更改前：

ExternalProject_Add(suitesparse_src
  CMAKE_ARGS -DCMAKE_C_COMPILER=${CMAKE_C_COMPILER} -DCMAKE_CXX_COMPILER=${CMAKE_CXX_COMPILER}
  DOWNLOAD_COMMAND rm -f SuiteSparse-${VERSION}.tar.gz && wget http://faculty.cse.tamu.edu/davis/SuiteSparse/SuiteSparse-${VERSION}.tar.gz
  PATCH_COMMAND tar -xzf ../SuiteSparse-${VERSION}.tar.gz && rm -rf ../suitesparse_src-build/SuiteSparse && sed -i.bu "s/\\/usr\\/local\\/lib/..\\/lib/g" SuiteSparse/SuiteSparse_config/SuiteSparse_config.mk && sed -i.bu "s/\\/usr\\/local\\/include/..\\/include/g" SuiteSparse/SuiteSparse_config/SuiteSparse_config.mk && mv SuiteSparse ../suitesparse_src-build/
  CONFIGURE_COMMAND ""
  BUILD_COMMAND cd SuiteSparse && make library -j8 -l8
  INSTALL_COMMAND cd SuiteSparse && mkdir -p lib && mkdir -p include && make install && cd lib && cp libamd.2.3.1.a libcamd.2.3.1.a libcholmod.2.1.2.a libcxsparse.3.1.2.a libldl.2.1.0.a libspqr.1.3.1.a libumfpack.5.6.2.a libamd.a	libcamd.a libcholmod.a	libcxsparse.a libldl.a libspqr.a libumfpack.a libbtf.1.2.0.a	libccolamd.2.8.0.a libcolamd.2.8.0.a libklu.1.2.1.a librbio.2.1.1.a libsuitesparseconfig.4.2.1.a libbtf.a	libccolamd.a libcolamd.a		libklu.a librbio.a libsuitesparseconfig.a  ${CATKIN_DEVEL_PREFIX}/${CATKIN_GLOBAL_LIB_DESTINATION}/ && cd .. && mkdir -p ${CATKIN_DEVEL_PREFIX}/${CATKIN_GLOBAL_INCLUDE_DESTINATION}/suitesparse && cd include && cp amd.h cholmod_matrixops.h SuiteSparseQR_definitions.h umfpack_load_symbolic.h umfpack_save_symbolic.h btf.h cholmod_modify.h SuiteSparseQR.hpp umfpack_numeric.h umfpack_scale.h camd.h cholmod_partition.h umfpack_col_to_triplet.h umfpack_qsymbolic.h umfpack_solve.h ccolamd.h cholmod_supernodal.h umfpack_defaults.h umfpack_report_control.h umfpack_symbolic.h cholmod_blas.h cholmod_template.h umfpack_free_numeric.h umfpack_report_info.h umfpack_tictoc.h cholmod_camd.h colamd.h umfpack_free_symbolic.h umfpack_report_matrix.h umfpack_timer.h cholmod_check.h cs.h umfpack_get_determinant.h umfpack_report_numeric.h umfpack_transpose.h cholmod_cholesky.h klu.h umfpack_get_lunz.h umfpack_report_perm.h umfpack_triplet_to_col.h cholmod_complexity.h ldl.h umfpack_get_numeric.h umfpack_report_status.h umfpack_wsolve.h cholmod_config.h RBio.h umfpack_get_symbolic.h umfpack_report_symbolic.h cholmod_core.h spqr.hpp umfpack_global.h umfpack_report_triplet.h cholmod.h SuiteSparse_config.h umfpack.h umfpack_report_vector.h cholmod_io64.h SuiteSparseQR_C.h umfpack_load_numeric.h umfpack_save_numeric.h ${CATKIN_DEVEL_PREFIX}/${CATKIN_GLOBAL_INCLUDE_DESTINATION}/suitesparse 
)

更改后：

ExternalProject_Add(suitesparse_src
  CMAKE_ARGS -DCMAKE_C_COMPILER=${CMAKE_C_COMPILER} -DCMAKE_CXX_COMPILER=${CMAKE_CXX_COMPILER}
  DOWNLOAD_COMMAND rm -f SuiteSparse-${VERSION}.tar.gz && wget -O SuiteSparse-${VERSION}.tar.gz "https://github.com/jluttine/suitesparse/archive/v${VERSION}.tar.gz"
  PATCH_COMMAND tar -xzf ../SuiteSparse-${VERSION}.tar.gz && mv suitesparse-${VERSION} ./SuiteSparse && rm -rf ../suitesparse_src-build/SuiteSparse && sed -i.bu "s/\\/usr\\/local\\/lib/..\\/lib/g" SuiteSparse/SuiteSparse_config/SuiteSparse_config.mk && sed -i.bu "s/\\/usr\\/local\\/include/..\\/include/g" SuiteSparse/SuiteSparse_config/SuiteSparse_config.mk && mv SuiteSparse ../suitesparse_src-build/
  CONFIGURE_COMMAND ""
  BUILD_COMMAND cd SuiteSparse && make library -j8 -l8
  INSTALL_COMMAND cd SuiteSparse && mkdir -p lib && mkdir -p include && make install && cd lib && cp libamd.2.3.1.a libcamd.2.3.1.a libcholmod.2.1.2.a libcxsparse.3.1.2.a libldl.2.1.0.a libspqr.1.3.1.a libumfpack.5.6.2.a libamd.a	libcamd.a libcholmod.a	libcxsparse.a libldl.a libspqr.a libumfpack.a libbtf.1.2.0.a	libccolamd.2.8.0.a libcolamd.2.8.0.a libklu.1.2.1.a librbio.2.1.1.a libsuitesparseconfig.4.2.1.a libbtf.a	libccolamd.a libcolamd.a		libklu.a librbio.a libsuitesparseconfig.a  ${CATKIN_DEVEL_PREFIX}/${CATKIN_GLOBAL_LIB_DESTINATION}/ && cd .. && mkdir -p ${CATKIN_DEVEL_PREFIX}/${CATKIN_GLOBAL_INCLUDE_DESTINATION}/suitesparse && cd include && cp amd.h cholmod_matrixops.h SuiteSparseQR_definitions.h umfpack_load_symbolic.h umfpack_save_symbolic.h btf.h cholmod_modify.h SuiteSparseQR.hpp umfpack_numeric.h umfpack_scale.h camd.h cholmod_partition.h umfpack_col_to_triplet.h umfpack_qsymbolic.h umfpack_solve.h ccolamd.h cholmod_supernodal.h umfpack_defaults.h umfpack_report_control.h umfpack_symbolic.h cholmod_blas.h cholmod_template.h umfpack_free_numeric.h umfpack_report_info.h umfpack_tictoc.h cholmod_camd.h colamd.h umfpack_free_symbolic.h umfpack_report_matrix.h umfpack_timer.h cholmod_check.h cs.h umfpack_get_determinant.h umfpack_report_numeric.h umfpack_transpose.h cholmod_cholesky.h klu.h umfpack_get_lunz.h umfpack_report_perm.h umfpack_triplet_to_col.h cholmod_complexity.h ldl.h umfpack_get_numeric.h umfpack_report_status.h umfpack_wsolve.h cholmod_config.h RBio.h umfpack_get_symbolic.h umfpack_report_symbolic.h cholmod_core.h spqr.hpp umfpack_global.h umfpack_report_triplet.h cholmod.h SuiteSparse_config.h umfpack.h umfpack_report_vector.h cholmod_io64.h SuiteSparseQR_C.h umfpack_load_numeric.h umfpack_save_numeric.h ${CATKIN_DEVEL_PREFIX}/${CATKIN_GLOBAL_INCLUDE_DESTINATION}/suitesparse 
)
  1. 添加环境变量
echo "source ~/kalibr_workspace/devel/setup.bash" >> ~/.bashrc

source ~/.bashrc
  1. 生成标定板子
kalibr_create_target_pdf --type checkerboard --nx 5 --ny 8 --csx 0.045 --csy --0.045

–type GRIDTYPE表示网格图类型，两种可选apriltag和checkerboard
–nx N_COLS表示x轴方向上的内部角点数，默认为6
–ny N_ROWS表示y轴方向上的内部角点数，默认为7
–csx CHESSSZX表示x轴方向上每个棋盘格的宽度，默认为0.05m
–csy CHESSSZY表示y轴方向上每个棋盘格的宽度，默认为0.05m

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