解决 cv_bridge 与 opencv4 版本冲突问题

解决了在 ROS melodic / noetic 下 cv_bridge 与 opencv4 版本冲突导致的 opencv 操作 导致 Segmentation fault (core dumped) 的问题。

问题描述

在 ubuntu18.04 ROS melodic 下整理好 ORBSLAM3 ROS 功能包后，编译通过，但是运行节点时出现段错误：Segmentation fault (core dumped)。
发现错误发生在使用 opencv4 的 cv::FileStorage 读取 yaml 文件处，而这个错误在运行非 ROS 版本的 ORBSLAM3 程序时并不会发生。
即以下代码无法执行：

cv::FileStorage fsSetting("yaml文件路径", cv::FileStorage::READ);
if(!fsSettings.isOpened()){
	cerr << "Failed to open settings file at: " << path << endl;
	exit(-1);
}

当然除了cv::FileStorage，其他 opencv 的操作也可能导致错误。
最后发现在 CMakeLists.txt 中不添加 cv_bridge 包，cv::FileStorage 就能正常读取文件：

find_package(catkin REQUIRED COMPONENTS
	# cv_bridge
)

后来在ubuntu20.04 ROS noetic 下同样是编译通过，运行节点出现段错误，但是出现段错误的点不在 cv::FileStorage 读取 yaml 文件处。

因为 melodic 版本的 cv_bridge 功能包中所用 opencv 版本为 opencv3，所以原因应该是 cv_bridge 与 opencv4 版本冲突。
noetic 版本的 cv_bridge 功能包使用的是 opencv4，但是同样会因为 opencv4 版本不一致出现冲突，而在 catkin_make 结束后该冲突只以 warning 的形式提示。

解决方法

解决问题的方法是通过将 cv_bridge 和 我们自己功能包的依赖设为同一版本的 opencv。

采用重新编译 cv_bridge 功能包的方法，解决该冲突问题。

1. 下载 cv_bridge
   下载 noetic 版本的 cv_bridge。（noetic 版本的 cv_bridge 在 melodic 下也能使用，不过要做一些修改，后续会说明）
   下载地址：https://github.com/ros-perception/vision_opencv/tree/noetic
   下载完成后，将 cv_bridge 拷贝到 ros 工作空间的 src 文件夹下。
   为了不影响原来的包，将该文件夹重命名为 cv_bridge_new，并且将文件夹下 CMakeLists.txt 文件中 project 名称修改为 cv_bridge_new：

   project(cv_bridge_new)
   

   并且修改 package.xml 中包的名称：

   <package format="2">
     <name>cv_bridge_new</name>
     ...
   

   在 CMakeLists.txt 文件中指定我们自己的功能包中所用的 opencv4：

   ...
   set(OpenCV_DIR opencv路径/opencv/build)
   set(_opencv_version 4)
   find_package(OpenCV 4 QUIET)
   ...
   

2. 编译 cv_bridge
   cd 到工作空间的根目录，执行 catkin_make
   在 noetic 版本下直接编译成功，生成名为 cv_bridge_new 的包。
   接下来在自己的功能包中使用 cv_bridge_new 包就行。可跳过去看第 3 步。

   如果是 melodic ，会出现两个问题：
   ① 编译过程中会报错：

   Could not fild the following Boost libraries:
   boost_python37
   

   找不到 boost_python37 库。
   在 /usr/lib 文件夹下查找 boost_python ，其实是有这个库的，只不过名字尾缀不为python37，而是 python3。
   可以通过建立软链接的方式让 CMake 找到该库，网上有解决方案。
   也可以直接修改 CMakeLists.txt 文件：

   ...
   if(PYTHONLIBS_VERSION_STRING VERSION_LESS "3.8")
   # Debian Buster
   find_package(Boost REQUIRED python3)
   ...
   

   ② 重新编译，发现还是会有错误。
   
   参考博客1，修改 cv_bridge_new/src/module.hpp 文件下 void* do_numpy_import()函数为：

   static void do_numpy_import( )
   {
       import_array( );
   }
   

   修改完成后就能成功通过编译。

3. 使用 cv_bridge_new 包
   在自己的功能包中，修改 CMakeList.txt 文件：

   find_package(catkin REQUIRED COMPONENTS
   	cv_bridge_new
   )
   

   修改 package.xml 文件：

   ...
   <build_depend>cv_bridge_new</build_depend>
   ...
   <exec_depend>cv_bridge_new</exec_depend>
   ...
   

   注意源文件不需要做任何修改，即不需要修改源文件 include 的 cv_bridge 的头文件名称，虽然我们编译生成的包名修改为了 cv_bridge_new。（参考博客 [2] 中修改源文件的步骤是错误的）
   重新编译，运行节点就能正常使用 opencv4 。

参考

[1] 解决ROS配置中cv_bridge问题：https://zhuanlan.zhihu.com/p/347455336
[2] ROS学习：cv_bridge与opencv版本冲突三种解决方案：https://blog.csdn.net/qinqinxiansheng/article/details/120219388