TEASER-plusplus 在 ROS2 中的集成与构建实践

背景介绍

TEASER-plusplus 是一个强大的点云配准算法库，广泛应用于机器人定位与建图领域。随着 ROS2 生态系统的普及，许多开发者希望将 TEASER-plusplus 集成到 ROS2 项目中。本文将详细介绍如何在 ROS2 环境下正确构建和使用 TEASER-plusplus 库。

构建挑战

在 ROS2 中使用 TEASER-plusplus 面临的主要挑战是构建系统的差异。ROS2 使用 ament_cmake 作为构建系统，而 TEASER-plusplus 原生支持标准 CMake。这种差异可能导致构建失败或链接错误。

解决方案

1. 基础 CMake 配置

首先确保项目的基本 CMake 配置正确：

cmake_minimum_required(VERSION 3.10)
project(your_project_name)

set(CMAKE_CXX_STANDARD 20)

if(CMAKE_COMPILER_IS_GNUCXX OR CMAKE_CXX_COMPILER_ID MATCHES "Clang")
  add_compile_options(-Wall -Wextra -Wpedantic)
endif()

2. 依赖项查找

正确查找所有必要的依赖项是关键：

find_package(ament_cmake REQUIRED)
find_package(rclcpp REQUIRED)
find_package(Eigen3 REQUIRED)
find_package(teaserpp REQUIRED)
find_package(PCL REQUIRED)
find_package(pcl_conversions REQUIRED)
find_package(OpenMP)

3. 包含目录设置

确保包含路径设置正确：

include_directories(${PCL_INCLUDE_DIRS} include)
link_directories(${PCL_LIBRARY_DIRS})
add_definitions(${PCL_DEFINITIONS})

4. 目标配置

创建可执行文件并设置依赖关系：

add_executable(your_executable src/your_source.cpp)
ament_target_dependencies(your_executable
  rclcpp
  teaserpp
  Eigen3
  PCL
  pcl_conversions
  OpenMP
)

5. 链接库配置

正确链接所有必要的库：

target_link_libraries(your_executable
  Eigen3::Eigen
  ${PCL_LIBRARIES}
  teaserpp::teaser_registration
  teaserpp::teaser_io
  OpenMP::OpenMP_CXX
  pmc
  gtsam
)

常见问题解决

1. 参数未设置警告：在使用 TEASER-plusplus 时，确保正确设置所有必要的参数。可以参考以下示例代码：

inline void getParams(const double noise_bound, const std::string reg_type, 
                     const bool use_robin,
                     teaser::RobustRegistrationSolver::Params &params) {
  params.noise_bound = noise_bound;
  params.cbar2 = 1;
  params.estimate_scaling = false;
  params.use_max_clique = !use_robin;
  params.rotation_max_iterations = 100;
  params.rotation_gnc_factor = 1.4;
  
  if (reg_type == "Quatro") {
    params.rotation_estimation_algorithm =
      teaser::RobustRegistrationSolver::ROTATION_ESTIMATION_ALGORITHM::QUATRO;
    params.inlier_selection_mode =
      teaser::RobustRegistrationSolver::INLIER_SELECTION_MODE::PMC_EXACT;
  } else if (reg_type == "TEASER") {
    params.rotation_estimation_algorithm =
      teaser::RobustRegistrationSolver::ROTATION_ESTIMATION_ALGORITHM::GNC_TLS;
    params.inlier_selection_mode = 
      teaser::RobustRegistrationSolver::INLIER_SELECTION_MODE::PMC_EXACT;
  }
  params.rotation_cost_threshold = 0.0001;
}

2. 安装问题：确保在系统范围内正确安装了 TEASER-plusplus 库，通常需要执行 sudo make install 命令。

最佳实践

1. 保持独立：虽然可以在 ROS2 中使用 TEASER-plusplus，但建议将其作为独立库维护，而不是深度集成到 ROS2 构建系统中。这样可以提高代码的可移植性，避免未来 ROS 版本更新带来的兼容性问题。

2. 模块化设计：将 TEASER-plusplus 的功能封装为独立的 ROS2 节点或组件，通过标准接口与其他模块通信。

3. 版本控制：明确记录所使用的 TEASER-plusplus 版本，确保团队成员使用相同的库版本。

总结

通过合理的 CMake 配置，TEASER-plusplus 可以顺利集成到 ROS2 项目中。关键在于正确设置依赖关系、包含路径和链接库。本文提供的配置示例和问题解决方案可以帮助开发者克服集成过程中的常见障碍。记住保持库的独立性，采用模块化设计，将有助于项目的长期维护和升级。