【Ubuntu】虚拟机安装USB摄像头ROS驱动 usb_cam（最新方法）

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引言

  usb_cam是针对USB摄像头的ROS驱动包，简单来说就是得有这个功能包，才能在ROS中把摄像头打开。但是官网给出的目前最新版 usb_cam 已不再支持 ROS1，因此若想在 ubuntu18.04 上安装摄像头驱动 usb_cam，则需修改配置文件， 本篇博客介绍具体操作。

  本篇博客提供两种安装方法：源码安装方法、软件包安装方法。

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一、源码安装方法

1.1 下载摄像头驱动usb_cam

  下载usb_cam文件见本博客置顶的资源。

  参考以下方法，将下载到主机的驱动文件发送到虚拟机Ubuntu中：

  windows主机和ubuntu互传文件的4种方法

  虚拟机共享文件位置 /mnt/hgfs/Share

  从官网下载的usb_cam切换到支持ROS1的master分支。

git clone https://github.com/ros-drivers/usb_cam.git
cd usb_cam
git checkout master

  编译usb_cam会报错，提示链接不到FFmpeg相关的库文件

  因此通过添加FFmpeg库路径到LD_LIBRARY_PATH来解决这些错误。

1.2 查找FFmpeg库路径

  查找编译所需的文件位置

locate libavcodec.so

  编辑~/.bashrc文件：打开终端，输入

sudo nano ~/.bashrc

  在.bashrc文件末尾添加如下内容

export LD_LIBRARY_PATH=/usr/lib/x86_64-linux-gnu:$LD_LIBRARY_PATH

  保存并关闭文件，然后执行以下命令来使更改立即生效：

source ~/.bashrc

1.3 添加FFmpeg库路径到CMakeLists.txt

  CMakeLists.txt文件中的内容如下：

cmake_minimum_required(VERSION 3.5)
project(test_ffmpeg)set(CMAKE_LIBRARY_PATH "/usr/lib/x86_64-linux-gnu")find_package(PkgConfig REQUIRED)
pkg_check_modules(AVCODEC REQUIRED libavcodec)
pkg_check_modules(AVUTIL REQUIRED libavutil)
pkg_check_modules(AVFORMAT REQUIRED libavformat)
pkg_check_modules(SWSCALE REQUIRED libswscale)add_executable(test_ffmpeg test_ffmpeg.cpp)target_link_libraries(test_ffmpeg${AVCODEC_LIBRARIES}${AVUTIL_LIBRARIES}${AVFORMAT_LIBRARIES}${SWSCALE_LIBRARIES}
)

  测试文件编译通过。

  因此，在usb_cam文件夹下的CMakeLists.txt添加如下内容：

# 添加内容
set(CMAKE_LIBRARY_PATH "/usr/lib/x86_64-linux-gnu")find_package(PkgConfig REQUIRED)
pkg_check_modules(AVCODEC REQUIRED libavcodec)
pkg_check_modules(AVUTIL REQUIRED libavutil)
pkg_check_modules(AVFORMAT REQUIRED libavformat)
pkg_check_modules(SWSCALE REQUIRED libswscale)# 添加内容
target_link_libraries(${PROJECT_NAME}_node${AVCODEC_LIBRARIES}${AVUTIL_LIBRARIES}${AVFORMAT_LIBRARIES}${SWSCALE_LIBRARIES}
)

1.4 编译usb_cam包

  再次编译。

catkin_make

  若编译出错，使用如下指令清理构建目录，并重新编译项目：

cd ~/catkin_ws
rm -rf build/ devel/
catkin_make

1.5 修改usb_cam驱动配置

  找到自己的USB摄像头所对应的端口。

  我的是/dev/video0 /dev/video1

1.6 修改launch文件

  在src/usb_cam目录下打开并编辑launch文件。

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二、软件包安装方法

  下面介绍一种使用软件包安装usb-cam的方法。

2.1 安装ROS Melodic版本的usb_cam

  首先打开终端，输入：

sudo apt-get install ros-melodic-usb-cam

  这里melodic应该根据自己Ubuntu系统进行灵活变换，例如我使用的Ubuntu18.04，那么我对应的就是melodic版本。

2.2 安装相机标定功能包

  安装ROS Melodic版本的相机标定功能包。

sudo apt-get install ros-melodic-camera-calibration

  相机标定是确定相机内部参数（如焦距、主点等）的过程，这对于处理从相机获得的图像数据非常重要。

2.3 安装UVC相机功能包

  安装ROS Melodic版本的UVC相机功能包。

sudo apt-get install ros-melodic-uvc-camera

  UVC（Universal Video Class）是一种USB摄像头的标准，这个功能包允许ROS与UVC兼容的USB摄像头通信。

2.4 启动摄像头节点

  驱动安装完成后，会自带一个launch文件，我们打开launch文件就可以打开摄像头。

  启动名为usb_cam的ROS节点，并运行一个名为usb_cam-test.launch的launch文件。

roslaunch usb_cam usb_cam-test.launch

  这个launch文件配置了如何使用USB摄像头获取图像，并包括其他相关参数设置。

2.5 处理摄像头连接问题

  此时，保证相机已经开机，并通过usb接口连接至电脑，若出现以下问题：

  说明没有检测到USB摄像头，重新插入摄像头

2.6 相机启动警告处理

  如果报错如下select timeout

  说明USB兼容性选择错了，需要关闭虚拟机进行更改，点击编辑虚拟机，打开 USB 控制器，将 USB 兼容性改为USB 3.1，点击确定，重新打开虚拟机，再次运行即可打开摄像头。

  出现以下画面，成功打开摄像头。

2.7 相机标定方法

  如果相机启动时出现如下警告：

  说明相机没有进行标定，所以出现警告。

  参考以下链接进行相机标定：

  【相机内参标定】—— 如何标定单目相机的内参（张正友标定法）

2.8 查看相机话题和数据

   查看相机发布的话题。

rostopic list

  查看相机获取的数据。

rostopic echo /camera_info

  安装完成！

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三、总结

  在Ubuntu18.04上安装USB摄像头驱动usb_cam的方法主要有两种：源码安装和软件包安装。

• 源码安装方法
  需要从GitHub下载usb_cam源码，切换到支持ROS1的master分支，并通过添加FFmpeg库路径到LD_LIBRARY_PATH来解决编译错误。

• 软件包安装方法
  通过使用sudo apt-get命令安装ROS Melodic版本的usb_cam、camera-calibration和uvc-camera功能包，然后运行usb_cam-test.launch文件来启动摄像头节点。

  安装完成后，可以通过rostopic list和rostopic echo命令查看摄像头发布的话题和获取的数据。

  总的来说，这两种方法都能在Ubuntu18.04上成功安装和使用usb_cam驱动，但在选择安装方法时，应根据自己的需求和环境进行选择。

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参考资料

  1、windows主机和ubuntu互传文件的4种方法

  2、ubuntu利用usb_cam打开摄像头

  3、【相机内参标定】—— 如何标定单目相机的内参（张正友标定法）

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后记：

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