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ROS 下编译 G2O ( karto 后端使用 g2o )

（一）eigen多版本切换

主要流程：

1.已有的eigen版本保留

2.官网下载其他版本的源码（eigen只有头文件，不需要编译）

3.不同版本文件夹命名eigen3.2.92 eigen3.4.0

4.使用时替换默认文件夹中的头文件

ubuntu系统安装的eigen3是3.2.92.

g2o需要3.3以上

（二）cmake多版本切换

主要流程：

1.已有的cmake版本保留

2.官网下载编译好的需要的cmake版本

3.解压后放在/opt下

4.建立软连接

5.第4步后还不行，继续添加环境变量

ubuntu系统安装的cmake是3.5.1

g2o需要3.14以上

（三）下载独立编译g2o

主要流程：

1.下载源码到Thirdparty/

2.删除git仓库

3.编译（需要指定eigen头文件路径）

cd g2o
mkdir build
cd build
cmake .. -DEIGEN3_INCLUDE_DIR=/usr/include/eigen3
make

（四）用catkin_make编译g2o

主要流程：

1.下载源码到catkin_ws/src/

2.在g2o/目录下添加package.xml

<package format="2">
  <name>g2o</name>
  <description>ROS wrapper for the g2o library (needed for slam_karto)</description>
  <version>0.4.4</version>
  <license>BSD</license>
  <maintainer email="[email protected]">xx</maintainer>
  <maintainer email="[email protected]">xx</maintainer>

  <buildtool_depend>catkin</buildtool_depend>

  <depend>roscpp</depend>
  <depend>eigen</depend>
  <depend>suitesparse</depend>

</package>

3.在g2o的CMakeLists.txt中添加catkin

project(g2o)

# add here
find_package(catkin REQUIRED COMPONENTS roscpp)

# ...

include(CMakePackageConfigHelpers)
WRITE_BASIC_PACKAGE_VERSION_FILE(
    "${G2O_VERSION_CONFIG}" VERSION ${G2O_VERSION} COMPATIBILITY SameMajorVersion
)

# add here
include_directories(${catkin_INCLUDE_DIRS})
catkin_package()

4.删除catkin_ws/src/下原有的CMakeLists.txt

5.生成新的CMakeLists.txt

cd ~/catkin_ws/src
rm -rf CMakeLists.txt
catkin_init_workspace

6.删除catkin_ws/build catkin_ws/devel 下原有的编译结果

7.编译，仅编译g2o包，切指定eigen3目录

cd ~/catkin_ws
catkin_make -DCATKIN_WHITELIST_PACKAGES="g2o" -DEIGEN3_INCLUDE_DIR=/usr/include/eigen3

（五）用catkin_make编译g2o+karto（没有依赖关系）

主要流程：

1.在g2o的cmake_modules/修改FindEigen3.cmake文件，添加指定头文件路径

set(EIGEN3_INCLUDE_DIR "/usr/include/eigen3")

2.保留第四条的所有修改

3.编译，包含g2o的graph_slam

catkin_make -DCATKIN_WHITELIST_PACKAGES="open_karto;slam_karto;sparse_bundle_adjustment;g2o"

这里有个问题，如果将第1条的指定路径，放在cmake命令中执行，那g2o能找到eigen3，但是其他库找不到eigen3，原因不明。

4.清空编译内容，重新编译，删除第1条的设置指定路径，在cmake命令中执行，所有库都能正常找到eigen3了

catkin_make -DCATKIN_WHITELIST_PACKAGES="open_karto;slam_karto;sparse_bundle_adjustment;g2o" -DEIGEN3_INCLUDE_DIR=/usr/include/eigen3

（六）用cmake编译g2o+karto（没有依赖关系）

主要流程：

1.将第四条的修改搬到Thirdparty/中，修改对应的g2o的CMakeLists.txt，和添加package.xml

2.编译，在cmake命令中指定eigen3目录路径

cd graph_slam mkdir build_pc
cd build_pc
cmake .. \
  -DCMAKE_INSTALL_PREFIX=../install \
  -DCATKIN_DEVEL_PREFIX=../devel_pc \
  -DEIGEN3_INCLUDE_DIR=/usr/include/eigen3
make -j2

（七）用catkin_make编译带g2o的karto（有依赖关系，从第五条继续）

主要流程：

1.修改slam_karto的CMakeLists.txt，添加g2o

find_package(catkin REQUIRED
  COMPONENTS
    message_filters
    nav_msgs
    open_karto
    rosconsole
    roscpp
    sensor_msgs
    sparse_bundle_adjustment
    tf
    visualization_msgs
    g2o # add here
)

2.修改slam_karto的package.xml，添加g2o

<package>
  <build_depend>g2o</build_depend>
  <run_depend>g2o</run_depend>
</package>

3.清空编译内容，重新编译

catkin_make \
-DCATKIN_WHITELIST_PACKAGES="open_karto;slam_karto;sparse_bundle_adjustment;g2o" \ 
-DEIGEN3_INCLUDE_DIR=/usr/include/eigen3

（八）用cmake编译带g2o的karto（有依赖关系，从第六条继续）

主要流程：

1.将第七条的修改搬到Thirdparty/中，修改对应的slam_karto的CMakeLists.txt和package.xml

2.清空编译内容，重新编译

cd graph_slam
mkdir build_pc
cd build_pc
cmake .. \
-DCMAKE_INSTALL_PREFIX=../install \
-DCATKIN_DEVEL_PREFIX=../devel_pc \
-DEIGEN3_INCLUDE_DIR=/usr/include/eigen3
make

3.添加g2o_solver.h/.cpp （来源网络slam_toolbox）

4.在slam_karto中使用g2o_solver，并修改CMakeLists.txt （来源网络，暂时这么写，后续调整代码）

add_executable(slam_karto src/slam_karto.cpp src/spa_solver.cpp src/g2o_solver.cpp)
target_link_libraries(slam_karto ${catkin_LIBRARIES})

修改c++11到c++14，用于编译g2o（这一条可选，出现问题再改，后来重新编译没有产生问题，于是舍弃了修改）

set(CMAKE_CXX_STANDARD 14)

5.清空编译内容，重新编译，出现问题

/home/yu/sources/graph_slam/Thirdparty/slam_karto/src/g2o_solver.h : fatal error: g2o/core/sparse_optimizer.h: 没有那个文件或目录

在CMakeLists.txt中添加g2o源码路径，从catkin中传递进去，给slam_karto使用

打印看 ${PROJECT_SOURCE_DIR}=/home/yu/sources/graph_slam/Thirdparty/g2o

include_directories(${catkin_INCLUDE_DIRS} ${EIGEN3_INCLUDE_DIRS} ${PROJECT_SOURCE_DIR})
catkin_package(
  INCLUDE_DIRS
    ${PROJECT_SOURCE_DIR}
  LIBRARIES
)

6.清空编译内容，重新编译，上述问题解决，新的问题出现

/home/yu/sources/graph_slam/Thirdparty/g2o/g2o/core/g2o_core_api.h:13:24: fatal error: g2o/config.h: 没有那个文件或目录

在CMakeLists.txt中添加g2o编译目录路径，从catkin中传递进去，给slam_karto使用。

catkin_package(
  INCLUDE_DIRS
    ${PROJECT_SOURCE_DIR} # find g2o *.h
    ${PROJECT_BINARY_DIR} # no install, find g2o/config.h
  LIBRARIES
)

g2o/config.h只有在 install 后才会在头文件目录下。当前没有 install ，只有 cmake ，g2o/config.h文件在 build_pc/g2o/g2o/config.h， 手动添加目录。

添加后catkin会产生warning，说文件目录放的位置不合理，暂时没有解决方案：

CMake Warning at /opt/ros/kinetic/share/catkin/cmake/catkin_package.cmake:418 (message):
  catkin_package() include dir '/home/yu/sources/graph_slam/build_pc/g2o'
  should be placed in the devel space instead of the build space
Call Stack (most recent call first):
  /opt/ros/kinetic/share/catkin/cmake/catkin_package.cmake:102 (_catkin_package)
  g2o/CMakeLists.txt:553 (catkin_package)

7.清空编译内容，重新编译，上述问题解决，新的问题出现

/home/yu/sources/graph_slam/Thirdparty/g2o/g2o/core/base_fixed_sized_edge.h:38:40: fatal error: ceres/internal/fixed_array.h: 没有那个文件或目录

产生问题的地方如下所示：

在g2o/CMakeLists.txt中，设置变量 G2O_USE_VENDORED_CERES=ON，表示用g2o自带的ceres。

set(G2O_USE_VENDORED_CERES ON CACHE BOOL "Use vendored Ceres from g2o/EXTERNAL/ceres")

在g2o/EXTERNAL/CMakeLists.txt中，由于变量 G2O_USE_VENDORED_CERES=true，添加 ceres 目录下的文件进行编译。

if(G2O_USE_VENDORED_CERES)
  add_subdirectory(ceres)
endif()

在g2o/core/CMakeLists.txt中，由于变量 G2O_USE_VENDORED_CERES=true，用命令 target_compile_definitions() 定义了一个宏 G2O_USE_VENDORED_CERES 给代码使用。

if(G2O_USE_VENDORED_CERES)
  target_compile_definitions(core PUBLIC "G2O_USE_VENDORED_CERES")
  target_link_libraries(core PUBLIC g2o_ceres_ad)
else()
  find_package(Ceres REQUIRED)
  target_link_libraries(core PUBLIC ceres)
endif()

代码中，比如 g2o/g2o/core/base_fixed_sized_edge.h 的头文件选择用g2o自带的，而不是本地安装的。

#ifdef G2O_USE_VENDORED_CERES
#include "g2o/EXTERNAL/ceres/fixed_array.h"
#else
#include <ceres/internal/fixed_array.h>
#endif

最后这里产生的问题，编译发现没有定义变量 G2O_USE_VENDORED_CERES，于是找本地路径，而本地没有安装 ceres，于是找不到头文件。

从CMakeLists.txt看，是定义了 G2O_USE_VENDORED_CERES 的，应该找g2o自带的头文件，为什么没定义成功？？

测试了其他文件，target_compile_definitions() 的用法是正确的，能定义变量。

当前的临时方案，是屏蔽代码中的if...else...，默认使用g2o自带的ceres。

8.清空编译内容，重新编译，上述问题临时解决，新的问题出现

g2o未定义的引用

就是说 g2o 的库没有链接到 slam_karto. 解决方案，将 g2o 编译生成的库文件通过 catkin_package() 传递给 slam_karto.

catkin_package(
  INCLUDE_DIRS
    ${PROJECT_SOURCE_DIR} # find g2o *.h
    ${PROJECT_BINARY_DIR} # find g2o/config.h
  LIBRARIES
    core
    csparse_extension freeglut_minimal
    solver_cholmod solver_csparse solver_dense solver_eigen solver_pcg solver_slam2d_linear solver_structure_only
    g2o_ceres_ad g2o_cli_library g2o_hierarchical_library g2o_incremental_library g2o_interactive_library g2o_simulator_library
    types_data types_icp types_sba types_sclam2d types_slam2d_addons types_slam3d types_slam3d_addons
    calibration_odom_laser_library interface_library opengl_helper parser_library stuff tutorial_slam2d_library
)

这里又遇到问题，按照devel_pc中生成的g2o的库：libg2o_cli.so libg2o_core.so libg2o_csparse_extension.so 等，然后在 LIBRARIES 中添加 g2o_cli g2o_core g2o_csparse_extension 等等，报错找不到这些库。

查找CMakeLists.txt，发现 add_library() 定义的库名字叫：g2o_cli_library core csparse_extension 等。在 LIBRARIES 中添加这样的名字，编译通过。

编译通过。

9.整理代码。把第8条g2o库链接好了以后，第7条的问题自动消失了。舍弃第7条的处理。

10.整理代码，添加launch参数，指定不同的后端优化算法。

11.仿真bag测试通过，两种优化算法均正常使用，有优化效果。

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