转载自：ROS图像传递总结 - 简书
酵母小木
2019.07.22 16:54:20字数 1,058阅读 2,397
本文主要是总结7.15日到7.21日期间对ROS图像数据传递的学习，美其名曰总结，说白了就是搬砖。网页链接如下：
上述四个链接均是官网关于ROS图像传递的相关功能包和教程，最后一个链接还没有用到，所以没有详细看，只是记录在案。
1. Converting between ROS images and OpenCV images (C++)
该链接教程阐述了如何实现ROS图像和OpenCV之间的图像转换。ROS以sensor_msgs/image消息格式传递图像信息，而ROS库cvBridge为ROS和OpenCV的交互提供了接口。
image
1.1. ROS images => OpenCV images
CvBridge定义一个包含OpenCV图像、编码和ROS头的CvImage类。类定义如下：
namespace cv_bridge {
class CvImage
{
public:
std_msgs::Header header;
std::string encoding;
cv::Mat image;
};
typedef boost::shared_ptr<CvImage> CvImagePtr;
typedef boost::shared_ptr<CvImage const> CvImageConstPtr;
}
将ROS sensor_msgs/Image消息转换为CvImage时，CvBridge会采用两种不用的方式：
1. 如果需要修改本地数据，则必须制作一个ROS消息数据的副本
2. 如果无需修改本地数据，则可以直接共享ROS消息数据
CvBridge提供了以下函数实现CvImage转换：
// Case 1: Always copy, returning a mutable CvImage
CvImagePtr toCvCopy(const sensor_msgs::ImageConstPtr& source,
const std::string& encoding = std::string());
CvImagePtr toCvCopy(const sensor_msgs::Image& source,
const std::string& encoding = std::string());
// Case 2: Share if possible, returning a const CvImage
CvImageConstPtr toCvShare(const sensor_msgs::ImageConstPtr& source,
const std::string& encoding = std::string());
CvImageConstPtr toCvShare(const sensor_msgs::Image& source,
const boost::shared_ptr<void const>& tracked_object,
const std::string& encoding = std::string());
输入为图像消息指针和编码参数。编码指向目标CvImage。即使源数据格式和目标编码匹配，toCvCopy函数也会对ROS消息的图像数据进行拷贝，用户可以自由修改返回的CvImage数据；如果原图像数据格式和目标图像数据格式匹配，toCvShare函数将返回指向ROS消息数据中cv::Mat，只要您持有返回的CvImage数据的副本，就不会释放ROS消息数据。如果编码不匹配，它将分配一个新缓冲区并执行转换。返回的CvImage无法被修改，因为它可能与ROS图像消息共享数据，而ROS图像消息坑你与其他回调函数共享。
PS:常见使用案例如下：
//方法1:
cv_bridge::CvImagePtr cv_ptr;
cv_ptr = cv_bridge::toCvCopy(msg, sensors_msgs::image_encodings::BGR8);
cv::imshow("view", cv_ptr->image);
//方法2：
cv_bridge::CvImagePtr cv_ptr;
cv_ptr = cv_bridge::toCvShare(msg, sensors_msgs::image_encodings::BGR8);
cv::imshow("view", cv_ptr->image);
PS:当指向包含要转换的sensor_msgs/Image的其他消息类型(如stereo_msgs/DisparityImage)时，toCvShare的第二重载方式更加方便
如果没有给出编码，则目标图像编码将与图像消息编码相同。在这种情况下，toCvShare()保证不复制图像数据。图像编码可以是以下OpenCV图像编码中的任何一种：
对于常见的图像编码，CvBridge会进行必要的颜色和像素深度变换，为了使用该功能，指定编码为下列字符串：
| 字符串 | 编码 | 颜色格式 |
|---|---|---|
| mono8 | CV_8UC1 | grayscale image |
| mono16 | CV_16UC1 | 16-bit grayscale image |
| bgr8 | CV_8UC3 | color image with blue-green-red color order |
| rgb8 | CV_8UC3 | color image with red-green-blue color order |
| bgra8 | CV_8UC4 | BGR color image with an alpha channel |
| rgba8 | CV_8UC4 | RGB color image with an alpha channel |
PS:mono8和bgr8是OpenCV大多数函数使用图像编码格式
最后，CvBridge会将Bayer模式编码作为8UC1编码格式，不会对Bayer格式进行互相转换；在典型的ROS系统中，这一步通过image_proc来实现。CvBridge识别以下Bayer编码：
1.2. OpenCV images => ROS images
将CvImage图像转变为ROS图像，使用toImageMsg()成员函数：
class CvImage
{
sensor_msgs::ImagePtr toImageMsg() const;
// Overload mainly intended for aggregate messages that contain
// a sensor_msgs::Image as a member.
void toImageMsg(sensor_msgs::Image& ros_image) const;
};
如果是一个已经分配的CvImage，需要填写对应的头文件和编码域。
PS:常见使用案例如下：
sensor_msgs::ImagePtr msg = cv_bridge::CvImage(std_msgs::Header(), "bgr8", cv::Mat srcImage).toImageMsg();
1.3. ROS图像节点实战
该节点监听ROS图像信息话题，将图像转换为cv::Mat，并在其上画圆，用OpenCV显示，然后重新借助ROS发布。
sensor_msgs
cv_bridge
roscpp
std_msgs
image_transport
#include <ros/ros.h>
#include <image_transport/image_transport.h>
//image_transport.h：在ROS中使用image_transport发布和订阅图像可以
//图像进行压缩
#include <cv_bridge/cv_bridge.h>
#include <sensor_msgs/image_encodings.h>
//上述两个头文件，包含Cv::Bridge头以及一些有用的常量和图像编码相关的函数
#include <opencv2/imgproc/imgproc.hpp>
#include <opencv2/highgui/highgui.hpp>
//上述头文件，包含进行图像处理和图像用户界面的模块，一定要将opencv2包含到package.xml文件中
static const std::string OPENCV_WINDOW = "Image window";
class ImageConverter
{
ros::NodeHandle nh_;
image_transport::ImageTransport it_;
image_transport::Subscriber image_sub_;
image_transport::Publisher image_pub_;
public:
ImageConverter()
: it_(nh_)
{
// Subscrive to input video feed and publish output video feed
image_sub_ = it_.subscribe("/camera/image_raw", 1,
&ImageConverter::imageCb, this);
image_pub_ = it_.advertise("/image_converter/output_video", 1);
//使用image_tranport订阅图像话题和发布图像话题
cv::namedWindow(OPENCV_WINDOW);
}
~ImageConverter()
{
cv::destroyWindow(OPENCV_WINDOW);
}
void imageCb(const sensor_msgs::ImageConstPtr& msg)
{
cv_bridge::CvImagePtr cv_ptr;
try //对错误异常进行捕获，检查数据的有效性
{
cv_ptr = cv_bridge::toCvCopy(msg, sensor_msgs::image_encodings::BGR8);
}
catch (cv_bridge::Exception& e)
{
ROS_ERROR("cv_bridge exception: %s", e.what());
return;
}
// Draw an example circle on the video stream
if (cv_ptr->image.rows > 60 && cv_ptr->image.cols > 60)
cv::circle(cv_ptr->image, cv::Point(50, 50), 10, CV_RGB(255,0,0));
// Update GUI Window
cv::imshow(OPENCV_WINDOW, cv_ptr->image);
cv::waitKey(3);
// Output modified video stream
image_pub_.publish(cv_ptr->toImageMsg());
}
//在订阅到图像信息后，进行函数回调。首先将ROS图像信息转换到适合OpenCV调用的CvImage，
//由于需要在图像上画圆，所以需要进行图像数据的副本拷贝，使用toCvCopy()。注意OpenCV
//要求彩色图像使用BGR信道规则。
};
int main(int argc, char** argv)
{
ros::init(argc, argv, "image_converter");
ImageConverter ic;
ros::spin();
return 0;
}
namespace enc = sensor_msgs::image_encodings;
void imageCb(const sensor_msgs::ImageConstPtr& msg)
{
cv_bridge::CvImageConstPtr cv_ptr;
try
{
cv_ptr = cv_bridge::toCvShare(msg, enc::BGR8);
}
catch (cv_bridge::Exception& e)
{
ROS_ERROR("cv_bridge exception: %s", e.what());
return;
}
// Process cv_ptr->image using OpenCV
}
如果传入的消息是bgr8编码的，cv_ptr将不会对数据进行复制。如果消息的编码格式不同，但可以进行转换编码，CvBridge将会为cv_ptr分配一个新的缓冲区并执行转换。如果没有异常处理，则只需要一行代码就够了；但如果是一个不支持的传入消息编码格式，则会中断该节点。
namespace enc = sensor_msgs::image_encodings;
void imageCb(const sensor_msgs::ImageConstPtr& msg)
{
cv_bridge::CvImageConstPtr cv_ptr;
try
{
if (enc::isColor(msg->encoding))
cv_ptr = cv_bridge::toCvShare(msg, enc::BGR8);
else
cv_ptr = cv_bridge::toCvShare(msg, enc::MONO8);
}
catch (cv_bridge::Exception& e)
{
ROS_ERROR("cv_bridge exception: %s", e.what());
return;
}
// Process cv_ptr->image using OpenCV
}
在这种情况下，我们想使用支持的颜色格式，如果不支持则返回到单色格式，如果输入的兔形象是bgr8或者mono8，可以避免数据拷贝。
1.2. Writing a Simple Image Publisher (C++)
1.3. Writing a Simple Image Subscriber (C++)
上述两个链接指向ROS官方的ROS图像节点的教程。为了避免文章太长，发布在另一篇博客中，ROS的相机节点