動機

ROSでのロボットの操作、センサーデータの取扱いを学ぼうと思い、
ROSプログラミングバイブルを購入して見たので、参考にしながら、備忘録として書いていく。
他にも、ネットにはいろいろ情報が溢れいているし、ROS Wikiにもさまざまな情報があるので、それらも活用して行く予定。

本来の目的は、ステレオで深度計測をしたり、アラウンドビューモニターみたいに全周囲を撮影できるよう、複数のカメラをつなぎたいのだけれども、今回はひとまず1台の接続。

環境

Ubuntu 16.04 LTS
ROS Kinetic Kame
今回使用したのUSBカメラ（Logicool C270　UVC対応）1台

カメラ接続

カメラ接続確認

USBカメラをPCにつないで、

$ lsusb

または

$ ls /dev/device*

で接続確認。「Logitec~」とかがリストに出てきたり、「device0」があるようならば、認識はされている。

uvc_cameraパッケージのインストール

古い情報を元に、usb_camパッケージをインストールしてたら、後々のキャリブレーションあたりでドツボにハマったみたいなので、改めて上記本に倣って実施したら、問題なくいけたので、こちらをuvc_cameraをベースにします。

$ sudo apt-get install ros-kinetic-uvc-camera

image関連のパッケージもインストール

$ sudo apt-get install ros-kinetic-image-*
$ sudo apt-get install ros-kinetic-image-view

ここからは実際の機動確認
いつものように、

$ roscore

別の端末を立ち上げて、

$ rosrun uvc_camera uvc_camera_node

とすると、色々メッセージが出てくる。

[ WARN] [1522822252.725651583]: [camera] does not match name narrow_stereo in file /home/kondo/.ros/camera_info/camera.yaml

というWarningは出るけど、当然、内部パラメータのキャリブレーションファイルを設定していないので、今は無視。接続が問題ないなら、USBカメラのライトがついているはず。

[rostopic list]などで確認すれば、トピックメッセージがあることが分かる。
（/camera_info, /image_rawなど）

映像確認

このノードを立ち上げたまま（今、roscoreと、uvc_camera_nodeの２つ）、また新しい端末を立ち上げて、

$ rosrun image_view image_view image:=/image_raw

とすると、ビューワーが立ち上がって、カメラ映像が見える。
rqt_image_viewやRVizからも映像を見ることができる。

キャリブレーション

映像を見るだけならこれでいいが、物体認識やステレオ、計測などをするためには、カメラの内部パラメータ（焦点距離、画像中心、レンズ歪みなど）を取得して、やりたい画像処理の前に適用して画像を補正する必要が出てくる。

キャリブレーションツールが用意されているので、それを使うだけ。
これまではOpenCVで撮影してキャリブレーション関数を動かしたりとかソフトウェアを自作していたが、なんと便利。実際使ってみるとすごい楽ちん。

下記、リンクを参考。
RobotやSystemを完成させるまで Wiki*のROS/Package/ar_track_alvar

キャリブレーション関連パッケージのインストール

一度全部の端末を落として、再起動。

$ sudo apt-get install ros-kinetic-camera-calibration
$ roscore
$ rosrun uvc_camera uvc_camera_node

チェッカーボードの用意

ROSのところ、OpenCVなどいろいろなところにチェッカーボードの画像はあるので、印刷して、平らな板に貼り付け。
準備として、

白黒の正方形の大きさを計測（～mm）
縦・横の白黒の”交点”を数える（横長で、9x7列なら、8x6個）

を調べておく。

キャリブレーションツールの実行

$ rosrun camera_calibration cameracalibrator.py --size 8x6 --square 0.025 image:=/image_raw

25mmサイズなら、メートル閑散で表記のように。本だとカメラに名前をつけていて、最後に、[camera:=/camera]のオプションも追加していたけれども、なぜか自分の環境だとエラーが出てしまった。名前を外すと、起動した（なぜだろう...）。

GUIが立ち上がるので、あとはカメラの前でボードを上下左右に移動させたり、回転させたり、傾けたり、"x", "y", "Size", "Skew"というゲージがあって、その移動や回転によるデータが十分にたまると、緑のゲージが伸びていって、よきところで、[CALIBRATE]ボタンが押せるようになる。

数分待つ（一瞬、ウィンドウがフリーズしたように見えるが...）と[SAVE]と[COMMIT]ボタンが押せるようになるので、[SAVE]。
/tmp/calibrationdata.tar.gz　に保存される。

パラメータファイルの抽出と配置

圧縮ファイルを好きなところに移動させて展開する。キャリブレーションに使った画像が数十枚ばらばらっと展開されてしまうので、どこかフォルダを作ってその中で解凍するのがよい？

$ tar -xvzf calibrationdata.tar.gz

とすると、たくさんの画像と、ost.txt, ost.yamlが展開される。
以下のように、ファイル名の変更、パーサーを使ってConvertと、配置を行う。

$ mv ost.txt ost.ini
$ rosrun camera_calibration_parsers convert ost.ini camera.yaml
$ mkdir ~/.ros/camera_info
$ mv camera.yaml ~/.ros/camera_info

つぎに、さっき指定できなかったカメラの名前を変更する。
camera.yamlを編集のために開いて、上のほうにある、

camera_name: narrow_stereo

となっているのを、

camera_name: camera

と書き変えをする。

動作確認

また、端末を閉じておき、再度立ち上げをしましょう。

$ roscore
$ rosrun uvc_camera uvc_camera_node

を実行してみると、今度はファイルがないとか怒られずに、エラーなく表示されるはず。

おわりに

~/.ros/camera_infoに、カメラの設定ファイルを置いたので、常にデフォルトで読み出してくれる。ただ、今後カメラを替えたり、複数カメラをつけたいときは、それぞれのカメラに対して、別々の設定ファイルを紐付けする必要がある。

ノード立ち上げ時の指定の仕方、launchファイルによる省力化は次回。

ROS KineticでのUSBカメラ接続とキャリブレーションまで

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