在 Ubuntu 20.04 上通过源码编译安装 cv_bridge 以链接 OpenCV 3.2 的详细步骤

在使用 ROS（机器人操作系统）进行开发时，cv_bridge 是一个关键的桥梁包，负责在 ROS 消息和 OpenCV 图像之间进行转换。默认情况下，通过 apt 包管理器安装的 cv_bridge 会链接到系统中预装的 OpenCV 4.2 版本。然而，在某些特定项目中，可能需要使用较旧的 OpenCV 3.2 版本。为了实现这一点，必须从源码编译 cv_bridge 并修改其 CMakeLists.txt 文件以指向 OpenCV 3.2。以下将详细解释这一过程，并通过示例加以说明。

一、背景介绍

1. cv_bridge 功能：cv_bridge 允许在 ROS 和 OpenCV 之间高效地转换图像数据，使得开发者能够利用 OpenCV 强大的图像处理功能来处理 ROS 话题中的图像信息。

2. 默认配置：在 Ubuntu 20.04 上，使用 apt 安装 cv_bridge 会自动链接到系统默认的 OpenCV 4.2 版本。这对于大多数应用来说是足够的，但某些情况下可能需要使用特定版本的 OpenCV。

二、为何需要链接到 OpenCV 3.2

1. 兼容性需求：某些遗留项目或特定的算法可能仅在 OpenCV 3.2 下经过验证和优化，升级到新版本可能导致兼容性问题。

2. 功能依赖：某些特定功能或模块在 OpenCV 3.2 中存在而在 OpenCV 4.2 中已被修改或移除。

三、从源码编译安装 cv_bridge 并链接到 OpenCV 3.2 的步骤

1. 安装 OpenCV 3.2

   首先，确保系统中安装了 OpenCV 3.2。可以通过源码编译安装或使用已编译的包（如果可用）。

   sudo apt-get remove libopencv*
   sudo apt-get update
   sudo apt-get install build-essential cmake git libgtk2.0-dev pkg-config libavcodec-dev libavformat-dev libswscale-dev
   sudo apt-get install python3.8-dev python3-numpy
   

   下载并编译 OpenCV 3.2：

   wget -O opencv.zip https://github.com/opencv/opencv/archive/3.2.0.zip
   unzip opencv.zip
   cd opencv-3.2.0
   mkdir build && cd build
   cmake ..
   make -j$(nproc)
   sudo make install
   

2. 获取 cv_bridge 源码

   首先，确保已安装 ROS 的源码包依赖。

   sudo apt-get install ros-noetic-desktop-full
   sudo apt-get install python3-rosdep python3-rosinstall python3-rosinstall-generator python3-wstool build-essential
   

   初始化 rosdep：

   sudo rosdep init
   rosdep update
   

   创建工作空间并获取 cv_bridge 源码：

   mkdir -p ~/ros_ws/src
   cd ~/ros_ws/src
   git clone https://github.com/ros-perception/vision_opencv.git
   cd vision_opencv
   git checkout noetic  # 根据 ROS 版本选择分支
   

3. 修改 CMakeLists.txt 以链接 OpenCV 3.2

   打开 cv_bridge 的 CMakeLists.txt 文件并进行以下修改：

   find_package(OpenCV 3.2 REQUIRED)
   

   确保 find_package 指令指定了 OpenCV 3.2 的版本。此外，检查所有 OpenCV 相关的链接和包含路径，确保指向 OpenCV 3.2 的安装路径。

4. 编译并安装 cv_bridge

   返回工作空间根目录，编译整个工作空间：

   cd ~/ros_ws
   rosdep install --from-paths src --ignore-src -r -y
   catkin_make
   

   如果使用 catkin_make，确保环境变量正确：

   source devel/setup.bash
   

四、示例说明

假设我们已经完成上述步骤，现在验证 cv_bridge 是否成功链接到 OpenCV 3.2。

1. 创建简单的 ROS 节点

   在 ~/ros_ws/src 下创建一个简单的 ROS 包 cv_bridge_test：

   cd ~/ros_ws/src
   catkin_create_pkg cv_bridge_test rospy std_msgs sensor_msgs cv_bridge
   

   编写节点脚本 cv_bridge_test_node.py：

   #!/usr/bin/env python3
   import rospy
   from sensor_msgs.msg import Image
   from cv_bridge import CvBridge
   import cv2
   
   def image_callback(msg):
       bridge = CvBridge()
       cv_image = bridge.imgmsg_to_cv2(msg, "bgr8")
       rospy.loginfo("OpenCV version: %s", cv2.__version__)
   
   def main():
       rospy.init_node('cv_bridge_test_node')
       rospy.Subscriber('/camera/image', Image, image_callback)
       rospy.spin()
   
   if __name__ == '__main__':
       main()
   

   赋予执行权限：

   chmod +x ~/ros_ws/src/cv_bridge_test/scripts/cv_bridge_test_node.py
   

2. 编译并运行

   返回工作空间根目录，编译：

   cd ~/ros_ws
   catkin_make
   source devel/setup.bash
   

   运行节点：

   rosrun cv_bridge_test cv_bridge_test_node.py
   

   在 ROS 日志中应显示 OpenCV 版本为 3.2.0，确认 cv_bridge 已成功链接到 OpenCV 3.2。

五、结论

通过上述步骤，用户可以在 Ubuntu 20.04 上从源码编译安装 cv_bridge，并将其链接到 OpenCV 3.2。此过程涉及修改 CMakeLists.txt 文件以指定所需的 OpenCV 版本，确保在编译过程中使用正确的依赖项。通过示例验证，可以确认 cv_bridge 已成功链接到预期的 OpenCV 版本，从而满足特定项目的需求。