rmoss_cam模块

简介

rmoss_cam是rmoss_core中的一个基础功能包，提供了usb相机ROS节点和虚拟相机ROS节点相关功能，同时，实现了一个camera C/S模型，封装了图像获取等操作，只需要注重图像处理部分。主要实现功能如下：

• usb相机ROS节点 ：获取usb相机图像，并发布成ROS topic (sensor_msgs::msg::Image).
• 基于图片与视频的虚拟相机ROS节点：将视频或者图片发布成ROS topic (sensor_msgs::msg::Image).
• camera C/S模型：CamServer负责将相机获取的图像发布成ROS topic ， CamClient 负责订阅图像ROS topic，并调用callback进行图像处理。

camera C/S模型如下图所示：

同时相机节点支持二次开发，支持自定义相机扩展，该模块将相机操作(CamDevice) 与相机ROS节点 (CamServer) 进行解偶，对于不同的工业相机有不同的驱动，通过该相机接口，可以无需关心ROS部分，快速实现相机ROS节点, 支持ROS Composition方式启动, 详细介绍参考二次开发部分。

文件说明：

• cam_interface.hpp：定义通用相机设备接口
• usb_cam.hpp/cpp : usb相机设备实现。
• virtual_cam.hpp/cpp：虚拟相机设备实现，支持基于图片和基于视频两种方式。
• cam_server.hpp/cpp : CamServer 模块，负责将相机获取的图像发布成ROS topic，支持获取相机参数服务。
• cam_client.hpp/cpp : CamClient 模块，订阅图像ROS topic，并调用callback进行图像处理。
• usb_cam_node.hpp/cpp ，virtual_cam_node.hpp/cpp : ROS顶层模块（基于UsbCam,VirtualCam和CamServer），实现usb相机节点和虚拟相机节点。

快速使用

usb相机：

launch方式运行：

ros2 launch rmoss_cam usb_cam.launch.py  #使用默认/dev/video0

• 参数在yaml文件中（config/cam_params.yaml）

虚拟相机：

launch方式运行图片虚拟相机：

ros2 launch rmoss_cam virtual_image_cam.launch.py  #使用默认图片resource/test.png

• 可在launch文件中配置，图片路径image_path（必须），相机参数camera_k , fps 等参数。

采用rqt_image_veiw 查看图像topic

ros2 run rqt_image_veiw rqt_image_veiw

命令行方式运行视频虚拟相机

ros2 run rmoss_cam virtual_cam --ros-args -p "video_path:=/home/ubuntu/test.avi"

• 至少需要一个参数video_path

ROS Composition启动

launch方式运行dynamic composition测试demo

ros2 launch rmoss_cam composition.launch.py

• 先创建容器rmoss_container ，然后将相机节点rmoss_cam::VirtualCamNode以及图像任务节点ImageTaskDemoNode加载到容器中，支持继续加载多个节点。

Tip: 容器内一般加载多个节点，需要采用多线程模型，因此容器类型一般使用component_container_mt或者 component_container_isolated，component_container_isolated性能目前表现最好。

使用例子可参考image_task_demo_node.hpp/cpp。

二次开发

cam_interface接口

• 整个相机模块通过CamInterface 接口，该接口定义了设备规范，实现了模块的可扩展性，以下为接口API

//接口
virtual bool open() = 0;  // 打开设备
virtual void close() = 0;  // 关闭设备
virtual bool is_open() = 0;  //检测设备是否打开
virtual bool grab_image(cv::Mat & imgae) = 0;  //获取图像
virtual bool set_parameter(CamParamType type,int value) = 0; //设置参数
virtual bool get_parameter(CamParamType type,int& value) = 0; //获取参数
virtual std::string error_message() = 0;  // error message when open(),grab_image(),set_parameter(),get_parameter() return false.

相机接口运行模型 （简化模型，不考虑运行时修改参数）

• 一般运行流程：set_parameter()->open()->grab_image()->close()
• 参数设置应该在相机关闭下进行设置，若需要修改相机参数（如曝光），需要先重启相机进行设置，即：close()-> set_parameter()->open()
• 参数set和get方法可以参考UsbCam和VirualCam的实现，采用unordered_map存储参数。

相机参数（CamParamType）说明：

CamParamType::Width;  //分辨率宽
CamParamType::Height;  //分辨率高
CamParamType::AutoExposure;  //自动曝光,1代表自动曝光设置，0代表手动曝光设置
CamParamType::Exposure;  //曝光值
CamParamType::Brighthness;  //亮度
CamParamType::AutoWhiteBalance;  //自动白平衡，1代表自动白平衡设置，0代表手动白平衡设置
CamParamType::WhiteBalance;  //白平衡
CamParamType::Gain;  //增益
CamParamType::Gamma;  //伽马值
CamParamType::Contrast;  //对比度
CamParamType::Saturation;  //饱和度
CamParamType::Hue;  //色调
CamParamType::Fps;  //帧率

• 不同相机值参数的取值范围不同，需要根据具体相机型号进行参数设置，仅支持整型设置。
• 帧率参数Fps用于ROS节点发布图像，对于一般相机，可以忽略不用设置（某些特殊相机需要设置高帧率模式）。

ROS相机节点

• 基于CamInterface和CamServer，可以实现自定义相机的ROS顶层模块，首先对自定义相机设备（继承CamInterface）进行初始化，然后传给CamServer进行相应任务。
• 以usb_cam为例，利用UsbCam和CamServer，可快速实现usb相机节点UsbCamNode，UsbCamNode = UsbCam + CamServer 。