【泡泡机器人原创专栏】DSO攻略之——在Windows系统中玩转DSO

泡泡机器人SLAM · 公众号 · 机器人 · 2017-02-23 18:22

正文

DSO在泡泡机器人平台上沉寂了这么久之后，今天我们将给大家带来一个新鲜出炉的重磅文章：在Windows下玩转DSO！

DSO（direct sparseodometry）是当前visual SLAM的代表性算法之一，出自SLAM的重镇慕尼黑工业大学[1]。其相关程序已于2016年11月开源 [2]，在SLAM领域引起了广泛关注。相信不少小伙伴已经在Linux系统中体验过了。

DSO程序的作者Jakob Engel是当前direct method流派的扛把子人物。此番开源的代码很有亮点：

(1)核心功能和输入输出做了封装，代码结构很清晰；

(2)核心程序依赖的库不多，包括Eigen3、SuiteSparse、Sophus，其中Eighen和Sophus是轻量级的。

(3)代码的风格很好，算法跟论文能对应。

从DSO代码的注释中看，有些代码写于2014年1月，说明程序的形成至少历经了3年的打磨。总之，这份代码值得认真研究。

虽说DSO在Linux下的安装极为方便，有些场合我们还是需要将它移植到Windows。例如，有人习惯使用Visual Studio写程序；或者相机在Linux下的驱动有问题；再或者虚拟Linux遇到难以解决的问题，等等。下面就以我自己的经验，介绍DSO移植到Windows系统的过程。实验所用的系统是64位Windows 7、Visual Studio 2013 + update 5（以下简称MSVS）。为了编译依赖库，提前安装好了CMake。

第1步：配置Eigen3、SuiteSparse、boost、openCV、ziplib。

- Eigen3库是著名的矩阵运算库。它的代码只有头文件，因此不需要安装，下载解压即可 [3]。

- SuiteSparse库是稀疏矩阵运算库。Github上有它的Windows版[4]，网上能找到安装方法[5]。

- Boost库是为C++语言标准库提供扩展的一些C++程序库的总称。Boost库很庞大，DSO其实只用了它的多线程功能。由于它的编译比较耗时，我安装了一个预编译版本[6]。

- OpenCV是计算机视觉开发的必备库[7]，它的安装勿需赘言，网上有大量的教程。

- Ziplib库是zip文件相关的库。这个库是可选的，DSO作者并没有强烈推荐大家安装。如果不安装的话，在运行TUM数据集的时候，需要把图像集的zip文件手动解压缩。为了避免配置过程中可能出现的问题，我直接选择了手动解压zip文件 :-)

以上几个库应用广泛，网上能搜到大量教程，相信花点时间都可以解决。

第2步：配置Pangolin库。

Pangolin库是一个比较好用的可视化库[8]。运行过ORB-SLAM程序的同学应该对它非常熟悉。相比于前文所述的几个库，pangolin在Windows系统的安装略显麻烦，因此把它单独列出来，大致需要如下步骤。

(1)安装Python2.x或Python 3.x [9]。

(2) 安装Git [10]，这是因为pangolin的安装过程中需要用Git自动下载某些程序。

(3)用CMake生成MSVC工程文件，编译。

(4)参考pangolin自带的例子程序，研究如何在MSVC工程中配置pangolin，包括头文件的路径、lib文件的路径。还有一个比较重要的是Project Property Pages àConfigurationProperties à C/ C++ à Code GenerationàRuntime Library的设置。在自己创建工程中调用pangolin.lib的时候，须采用同样的设置。

在安装配置好所有的依赖库之后，务必先运行一些测试代码。确保这些库全部安装成功之后，再进行下面的步骤。

第3步：创建Visual Studio工程。

接下来我们创建一个Visual Studio C++工程。首先，按照前两步的方法配置好各种依赖库；其次，把DSO程序中的C++文件导入到这个工程里面。注意不要把ImageDisplay_dummy.cpp和ImageRW_dummy.cpp文件加进来，因为该文件是为了方便读者开发自己的IO Wrapper而提供的，加进来会导致某些函数重复定义。

此时我们可以对创建的工程进行编译了。不出所料，会出现大量的编译错误。接下来的步骤给出了几个主要问题的解决方法。

第4步：替换Sophus库。

DSO的程序自带了Sophus库。编译的时候，会出现关于Sophus库的错误。据stackoverflow上的问答[11]，貌似是MSVS编译器的问题，使用带有template的Sophus库即可解决[12]。我们下载该版本，替换掉DSO程序自带的版本即可。这一步或许有改动较小的做法，可以尝试一下。

第5步：处理Linux特有的头文件和函数。

DSO程序用到了几个Linux下的头文件和函数，网上可以搜到它们在Window系统中的适配方法，包括：direct.h [13]、unistd.h[14]、gettimeofday[15] 、usleep[16]、snprintf[17]。此外，主函数中的exitThread线程是用来响应Ctrl+C中断的，里面也用到了一些linux下的函数。我没有花时间对其改造，而是注释掉了相关代码。

第6步：解决MSVS编译器与g++的差异导致的编译错误。

- 编译过程中有swap函数的错误，按网上的说法删掉模板参数即可[18]。

- 按照错误提示，包含头文件“#include ”。

- 下面的这类警告需要消除掉，warning C4099: type name first seen using 'class' now seen using'struct'，否则会导致链接错误。警告的原因是CalibHessian、FrameHessian、PointHessian定义的时候是struct类型，而在有些地方被声明为class，需要统一改为struct。

- Residuals.h中，enumResState {IN=0, OOB, OUTLIER}中的IN跟系统中某个头文件的宏重复，需要在前面加上#undef IN。

第7步：运行程序。

按照前面的步骤，DSO的编译和链接基本没问题了。如果还有问题，相信稍微看下代码或者google一下错误信息即可找到解决方法。当编译成功后，下载TUM数据集，就可以顺利运行了，Windows系统中的运行界面如下图。