USB 与 CSI 摄像头 ROS 2 图像发布包

ROS 2 Humble image publishers for a Jetson CSI camera or a V4L2 USB camera.

1. 产物和功能

源码目录：

/home/ubuntu/ros2_ws/src/Camera_USB_and_CSI

ROS 2 包名遵循命名规范，使用小写：

camera_usb_and_csi

功能包括：

Jetson CSI 相机节点，通过 nvarguscamerasrc 获取图像。
V4L2 USB 相机节点，默认通过 /dev/usb_cam 获取图像。
一个 launch 文件，通过 camera_type:=CSI 或 camera_type:=USB 选择节点。
CSI 和 USB 节点都默认发布 /image_raw，可直接连接 collect_picture。
USB 设备序列号绑定脚本及 udev 规则。

Warning

不要同时启动 CSI 和 USB 节点向同一个 /image_raw 发布，否则订阅端会收到两个发布者的图像。

1.1 新终端必须重新加载 ROS 2 环境

source 只对当前终端有效。每次新开终端、标签页或 SSH 会话，都要重新执行：

source /opt/ros/humble/setup.bash
source /home/ubuntu/ros2_ws/install/setup.bash

2. 新建 ROS 2 工作空间并引入 Camera_USB_and_CSI

如果目标机器还没有可用的 ROS 2 工作空间，先按本节从零创建，再继续后面的设备绑定与启动步骤。

2.1 创建工作空间目录

mkdir -p /home/ubuntu/ros2_ws/src
cd /home/ubuntu/ros2_ws

2.2 引入 Camera_USB_and_CSI 源码目录

将 Camera_USB_and_CSI 整个目录复制到工作空间 src 下（按你的实际源码位置调整左侧路径）：

cp -a /home/ubuntu/ros2_ws/src/Camera_USB_and_CSI /home/ubuntu/ros2_ws/src/

如果源码当前就在该位置，也可以跳过复制，直接检查目录是否存在：

ls -la /home/ubuntu/ros2_ws/src/Camera_USB_and_CSI

2.3 编译功能包

cd /home/ubuntu/ros2_ws
source /opt/ros/humble/setup.bash
colcon build --symlink-install --packages-select camera_usb_and_csi
source /home/ubuntu/ros2_ws/install/setup.bash

2.4 验证包与可执行节点

source /opt/ros/humble/setup.bash
source /home/ubuntu/ros2_ws/install/setup.bash

ros2 pkg prefix camera_usb_and_csi
ros2 pkg executables camera_usb_and_csi

若能输出包路径和可执行节点列表，说明工作空间与功能包已就绪。

2.5 新终端重新加载环境（必须）

source 只对当前终端有效。每次新开终端、标签页或 SSH 会话，都要重新执行：

source /opt/ros/humble/setup.bash
source /home/ubuntu/ros2_ws/install/setup.bash

2.6（可选）写入 `~/.bashrc` 自动加载

echo "source /opt/ros/humble/setup.bash" >> ~/.bashrc
echo "source /home/ubuntu/ros2_ws/install/setup.bash" >> ~/.bashrc
source ~/.bashrc

Note

如果你同时维护多个 ROS 2 工作空间，建议不要都写入 ~/.bashrc，避免环境相互覆盖。可按项目在终端手动 source 对应工作空间。

3. 设备与绑定参数

部署前必须按第 4 节列出并人工确认 CSI、USB 设备。下表是本功能包验证所使用的设备映射；实际 /dev/videoN 编号应以目标主机的检查结果为准。

设备	识别结果
`/dev/video0`	IMX219 CSI 相机，由 Jetson Argus 使用。
`/dev/video1`	icSpring USB 摄像头的视频采集接口。
`/dev/video2`	同一 USB 摄像头的非采集接口，不应绑定。

USB 摄像头的稳定属性：

VID=32e6
PID=9251
SERIAL=202404150001
V4L2 index=0

3.1 单独验证 CSI 相机

测试脚本使用 Ubuntu 提供且支持 GStreamer 的 OpenCV，确保能够打开 Jetson CSI 管线。

无界面读取 30 帧：

python3 /home/ubuntu/Desktop/csi_camera_test.py --no-display --frames 30

打开测试窗口，按 q 或 Esc 退出：

python3 /home/ubuntu/Desktop/csi_camera_test.py

CSI 默认使用 1280x720 的传感器采集模式，并将 ROS 话题输出缩放为 640x480：

sensor-id=0
capture: 1280x720
output: 640x480
60 FPS

4. 绑定 USB 摄像头为 `/dev/usb_cam`

不要根据设备编号直接猜测 USB 摄像头。/dev/videoN 编号可能因插拔顺序或重启发生变化，绑定前必须先手动列出设备并确认画面来源。

4.1 列出并人工确认设备

先查看所有视频设备：

ls -l /dev/video*

再使用绑定脚本的只读列表功能：

bash /home/ubuntu/ros2_ws/src/Camera_USB_and_CSI/scripts/install_usb_camera_rule.sh --list

列表中应选择同时满足以下条件的设备：

BUS 是 usb。
CAPTURE 是 yes。
PRODUCT、SERIAL 与准备绑定的 USB 摄像头一致。
同一个 USB 摄像头有多个 /dev/videoN 时，选择实际能输出画面的 capture 接口。

参考识别结果：

/dev/video0  platform  CSI IMX219
/dev/video1  usb       CAPTURE=yes  应绑定
/dev/video2  usb       CAPTURE=no   不应绑定

还应实际打开候选设备确认画面。例如测试 /dev/video1：

gst-launch-1.0 v4l2src device=/dev/video1 \
  ! videoconvert \
  ! autovideosink

确认画面来自目标 USB 摄像头后按 Ctrl+C 退出。也可以在 /home/ubuntu/Desktop/usb_camera_test.py 中把 cv2.VideoCapture(...) 的编号改成候选设备编号后运行测试。

4.2 修改 `--device` 参数并预览规则

把下面命令中的 /dev/video1 改成上一步人工确认的实际设备号。先使用 --dry-run 预览规则，此时不会修改系统：

bash /home/ubuntu/ros2_ws/src/Camera_USB_and_CSI/scripts/install_usb_camera_rule.sh \
  --device /dev/video1 \
  --dry-run

如果不传 --device，脚本只会显示设备列表并停止，不会自动选择或安装规则。

4.3 执行绑定

再次确认脚本输出的设备、VID、PID、序列号和接口 index 正确，然后使用同一个设备参数执行绑定：

bash /home/ubuntu/ros2_ws/src/Camera_USB_and_CSI/scripts/install_usb_camera_rule.sh \
  --device /dev/video1

该命令会在写入 /etc/udev/rules.d 时请求一次当前用户的 sudo 密码。

脚本会安装：

/etc/udev/rules.d/99-usb-camera.rules

并生成：

/dev/usb_cam -> /dev/video1

检查结果：

ls -l /dev/usb_cam
udevadm info --query=property --name=/dev/usb_cam

如果规则安装后别名没有立即出现，拔插一次 USB 摄像头再检查。规则绑定的是序列号和视频接口，不依赖易变化的 /dev/videoN 编号。

功能包中提供了已验证设备的规则文件：

/home/ubuntu/ros2_ws/src/Camera_USB_and_CSI/udev/99-usb-camera.rules

5. 导入到其他 ROS 2 工作空间

将整个 Camera_USB_and_CSI 目录复制到目标工作空间的 src 下。例如：

cp -a Camera_USB_and_CSI /home/ubuntu/ros2_ws/src/

每台目标主机都应重新运行绑定脚本，让脚本读取 USB 摄像头的 VID、PID、序列号和 V4L2 接口索引，不要直接复用其他设备的静态规则。

6. 编译功能包

cd /home/ubuntu/ros2_ws
source /opt/ros/humble/setup.bash
colcon build --symlink-install --packages-select camera_usb_and_csi
source /home/ubuntu/ros2_ws/install/setup.bash

确认 ROS 2 已发现包和可执行节点：

source /opt/ros/humble/setup.bash
source /home/ubuntu/ros2_ws/install/setup.bash

ros2 pkg prefix camera_usb_and_csi
ros2 pkg executables camera_usb_and_csi

7. 启动 CSI 相机

source /opt/ros/humble/setup.bash
source /home/ubuntu/ros2_ws/install/setup.bash
ros2 launch camera_usb_and_csi camera.launch.py camera_type:=CSI

常用 CSI 参数：

source /opt/ros/humble/setup.bash
source /home/ubuntu/ros2_ws/install/setup.bash

ros2 launch camera_usb_and_csi camera.launch.py \
  camera_type:=CSI \
  csi_sensor_id:=0 \
  csi_capture_width:=1280 \
  csi_capture_height:=720 \
  csi_output_width:=640 \
  csi_output_height:=480 \
  csi_framerate:=60 \
  csi_flip_method:=0 \
  image_topic:=/image_raw

csi_flip_method 可取 0 到 7，用于旋转或翻转画面。

8. 启动 USB 相机

推荐使用固定别名：

source /opt/ros/humble/setup.bash
source /home/ubuntu/ros2_ws/install/setup.bash
ros2 launch camera_usb_and_csi camera.launch.py \
  camera_type:=USB \
  usb_device:=/dev/usb_cam

USB 默认参数为 640x480 @ 30 FPS、MJPEG，适合在 rqt 中实时查看。需要更高分辨率时可通过下面的参数修改。

修改 USB 端口、分辨率和格式：

source /opt/ros/humble/setup.bash
source /home/ubuntu/ros2_ws/install/setup.bash

ros2 launch camera_usb_and_csi camera.launch.py \
  camera_type:=USB \
  usb_device:=/dev/video1 \
  usb_width:=640 \
  usb_height:=480 \
  usb_framerate:=30 \
  usb_pixel_format:=MJPEG \
  image_topic:=/image_raw

对于同时支持 MJPEG 和 YUY2 的 USB 摄像头，推荐使用 MJPEG，其 USB 带宽占用更低。

9. 检查 `/image_raw`

启动任一相机节点后，在新终端执行：

source /opt/ros/humble/setup.bash
source /home/ubuntu/ros2_ws/install/setup.bash
ros2 topic info /image_raw --verbose
ros2 topic hz /image_raw

消息类型应为：

sensor_msgs/msg/Image

10. 使用 rqt_image_view 查看画面

source /opt/ros/humble/setup.bash
source /home/ubuntu/ros2_ws/install/setup.bash
ros2 run rqt_image_view rqt_image_view

在左上角话题下拉框中选择：

/image_raw

发布端使用传感器数据 QoS（Best Effort），适合实时图像，掉帧时不会积压旧画面。

11. 直接运行单个节点

CSI：

source /opt/ros/humble/setup.bash
source /home/ubuntu/ros2_ws/install/setup.bash

ros2 run camera_usb_and_csi csi_camera_node --ros-args \
  -p sensor_id:=0 \
  -p image_topic:=/image_raw

USB：

source /opt/ros/humble/setup.bash
source /home/ubuntu/ros2_ws/install/setup.bash

ros2 run camera_usb_and_csi usb_camera_node --ros-args \
  -p device:=/dev/usb_cam \
  -p image_topic:=/image_raw

12. 与 collect_picture 配合

collect_picture 和本相机包都默认使用 /image_raw，无需额外指定环境变量。先启动 CSI 或 USB 相机：

source /opt/ros/humble/setup.bash
source /home/ubuntu/ros2_ws/install/setup.bash

ros2 launch camera_usb_and_csi camera.launch.py camera_type:=CSI

然后在另一个终端启动采集软件：

source /opt/ros/humble/setup.bash
source /home/ubuntu/ros2_ws/install/setup.bash

/home/ubuntu/Software/collect_picture/run_collect_picture.sh

软件会直接订阅 /image_raw。只启动一个相机发布节点，避免 CSI 和 USB 同时向该话题发布图像。

13. 常见问题

13.1 CSI 的 GStreamer 管线打不开

检查 OpenCV：

python3 -c 'import cv2; print(cv2.__version__, cv2.__file__)'

用户目录的 OpenCV 4.11 没有 GStreamer 支持。本包会主动移除用户 site-packages，使用 /usr/lib/python3/dist-packages 中的系统 OpenCV。

如果出现 cannot allocate memory in static TLS block，可临时执行：

export LD_PRELOAD=/lib/aarch64-linux-gnu/libGLdispatch.so.0

13.2 `/dev/usb_cam` 不存在

重新运行绑定脚本，或拔插 USB 摄像头：

bash /home/ubuntu/ros2_ws/src/Camera_USB_and_CSI/scripts/install_usb_camera_rule.sh \
  --device /dev/video1

13.3 USB 管线打不开

确认没有其他程序占用摄像头：

fuser /dev/usb_cam

也可以绕过别名测试原始端口：

source /opt/ros/humble/setup.bash
source /home/ubuntu/ros2_ws/install/setup.bash

ros2 launch camera_usb_and_csi camera.launch.py \
  camera_type:=USB usb_device:=/dev/video1

13.4 rqt_image_view 看不到话题

确认相机节点终端没有报错，然后检查：

source /opt/ros/humble/setup.bash
source /home/ubuntu/ros2_ws/install/setup.bash

ros2 node list
ros2 topic list
ros2 topic info /image_raw --verbose

确保启动节点和 rqt 的终端都加载了同一个 ROS 2 环境，并且 ROS_DOMAIN_ID 一致。

如果节点正在运行，但普通 ros2 topic list 显示缓存结果，重启 ROS 2 CLI daemon，或使用不经过 daemon 的查询：

source /opt/ros/humble/setup.bash
source /home/ubuntu/ros2_ws/install/setup.bash

ros2 daemon stop
ros2 daemon start
ros2 topic list --no-daemon
ros2 topic info /image_raw --verbose --no-daemon

Name		Name	Last commit message	Last commit date
CSI_Camera_config		CSI_Camera_config
Camera_USB_and_CSI		Camera_USB_and_CSI
README.md		README.md

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USB 与 CSI 摄像头 ROS 2 图像发布包

1. 产物和功能

1.1 新终端必须重新加载 ROS 2 环境

2. 新建 ROS 2 工作空间并引入 Camera_USB_and_CSI

2.1 创建工作空间目录

2.2 引入 Camera_USB_and_CSI 源码目录

2.3 编译功能包

2.4 验证包与可执行节点

2.5 新终端重新加载环境（必须）

2.6（可选）写入 `~/.bashrc` 自动加载

3. 设备与绑定参数

3.1 单独验证 CSI 相机

4. 绑定 USB 摄像头为 `/dev/usb_cam`

4.1 列出并人工确认设备

4.2 修改 `--device` 参数并预览规则

4.3 执行绑定

5. 导入到其他 ROS 2 工作空间

6. 编译功能包

7. 启动 CSI 相机

8. 启动 USB 相机

9. 检查 `/image_raw`

10. 使用 rqt_image_view 查看画面

11. 直接运行单个节点

12. 与 collect_picture 配合

13. 常见问题

13.1 CSI 的 GStreamer 管线打不开

13.2 `/dev/usb_cam` 不存在

13.3 USB 管线打不开

13.4 rqt_image_view 看不到话题

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1. 产物和功能

1.1 新终端必须重新加载 ROS 2 环境

2. 新建 ROS 2 工作空间并引入 Camera_USB_and_CSI

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2.2 引入 Camera_USB_and_CSI 源码目录

2.3 编译功能包

2.4 验证包与可执行节点

2.5 新终端重新加载环境（必须）

2.6（可选）写入 ~/.bashrc 自动加载

3. 设备与绑定参数

3.1 单独验证 CSI 相机

4. 绑定 USB 摄像头为 /dev/usb_cam

4.1 列出并人工确认设备

4.2 修改 --device 参数并预览规则

4.3 执行绑定

5. 导入到其他 ROS 2 工作空间

6. 编译功能包

7. 启动 CSI 相机

8. 启动 USB 相机

9. 检查 /image_raw

10. 使用 rqt_image_view 查看画面

11. 直接运行单个节点

12. 与 collect_picture 配合

13. 常见问题

13.1 CSI 的 GStreamer 管线打不开

13.2 /dev/usb_cam 不存在

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2.6（可选）写入 `~/.bashrc` 自动加载

4. 绑定 USB 摄像头为 `/dev/usb_cam`

4.2 修改 `--device` 参数并预览规则

9. 检查 `/image_raw`

13.2 `/dev/usb_cam` 不存在