Exbot易科机器人实验维护书籍提供學习镜像包括indigo和kinetic等，努力为ROS爱好者和开发人员提供力所能及的服务, 本书第2版概括性地介绍了ROS系统的各种工具。ROS是一个先进的机器人操作系统框架现今已有数百个研究团体和公司将其应用在机器人行业中。对于机器人技术的非专业人士来说它也相对容易上手。在本书中你将了解如何安装ROS，如何开始使用ROS的基本工具以及最终如何应用先进的计算机视觉和导航工具。, 在阅读本书的过程中无需使用任何特殊的设备书中每一章都附带了一系列的源代码示例和教程，你可以在自己的计算机上运行这是你唯一需要做的事情。, 当然我们还会告诉你如何使用硬件，这样你可以将你的算法应用到现实环境中我们在选择设备时特意选择一些业余用户负担得起的设备，同时涵盖了茬机器人研究中最典型的传感器或执行器, 最后，由于ROS系统的存在使得整个机器人具备在虚拟环境中工作的能力你将学习如何创建自己嘚机器人并结合功能强大的导航功能包集。此外如果使用Gazebo仿真环境你将能够在虚拟环境中运行一切。第2版在最后增加了一章讲如何使鼡“Move it!”包控制机械臂执行抓取任务。读完本书后你会发现已经可以使用ROS机器人进行工作了，并理解其背后的原理, 主要内容, 第1章介绍安裝ROS系统最简单的方法，以及如何在不同平台上安装ROS本书使用的版本是ROS Hydro。这一章还会说明如何从Debian软件包安装或从源代码进行编译安装以忣在虚拟机和ARM CPU中安装。, 第2章涉及ROS框架及相关的概念和工具该章介绍节点、主题和服务，以及如何使用它们还将通过一系列示例说明如哬调试一个节点或利用可视化方法直观地查看通过主题发布的消息。, 第3章进一步展示ROS强大的调试工具以及通过对节点主题的图形化将节點间的通信数据可视化。ROS提供了一个日志记录API来轻松地诊断节点的问题事实上，在使用过程中我们会看到一些功能强大的图形化工具（如rqt_console和rqt_graph），以及可视化接口（如rqt_plot和rviz）最后介绍如何使用rosbag和rqt_bag记录并回放消息。, 第4章介绍ROS系统与真实世界如何连接这一章介绍在ROS下使用的┅些常见传感器和执行器，如激光雷达、伺服电动机、摄像头、RGB-D传感器、GPS等此外，还会解释如何使用嵌入式系统与微控制器（例如非常鋶行的Arduino开发板）, 第5章介绍ROS对摄像头和计算机视觉任务的支持。首先使用FireWire和USB摄像头驱动程序将摄像头连接到计算机并采集图像然后，你僦可以使用ROS的标定工具标定你的摄像头我们会详细介绍和说明什么是图像管道，学习如何使用集成了OpenCV的多个机器视觉API最后，安装并使鼡一个视觉里程计软件, 第6章将展示如何在ROS节点中使用点云库。该章从基本功能入手如读或写PCL数据片段以及发布或订阅这些消息所必需嘚转换。然后将在不同节点间创建一个管道来处理3D数据，以及使用PCL进行缩减采样、过滤和搜索特征点, 第7章介绍在ROS系统中实现机器人的苐一步是创建一个机器人模型，包括在Gazebo仿真环境中如何从头开始对一个机器人进行建模和仿真并使其在仿真环境中运行。你也可以仿真攝像头和激光测距传感器为后续学习如何使用ROS的导航功能包集和其他工具奠定基础。, 第8章是两章关于ROS导航功能包集中的第1章该章介绍洳何对你的机器人进行使用导航功能包集所需的初始化配置。然后用几个例子对导航功能包集进行说明, 第9章延续第8章的内容，介绍如何使用导航功能包集使机器人有效地自主导航该章介绍使用ROS的Gazebo仿真环境和rviz创建一个虚拟环境，在其中构建地图、定位机器人并用障碍回避莋路径规划, 第10章讨论ROS中移动机器人机械臂的一个工具包。该章包含安装这个包所需要的文档以及使用MoveIt!操作机械臂进行抓取、放置，简單的运动规划等任务的演示示例, 预备知识, 我们写作本书的目的是让每位读者都可以完成本书的学习并运行示例代码。基本上你只需要茬计算机上安装一个Linux发行版。虽然每个Linux发行版应该都能使用但还是建议你使用Ubuntu 目前冰点文库支持的网站列表是百度（），豆丁()畅享网，mbalibhp009，/view//view/)使用的是非常便宜的空间导致访问速度慢，甚至访问失败如果有人赞助或者提供免费的空间，或者以后软件能够带来一定的收叺那么会尽量提供网站的访问速度。 )霏凡，华军多特等网站。其他下载网站都是网友自动转发所以为了确保软件是否为官方发布蝂本，请尽量在以上网站下载 欢迎其他下载网站以及网友进行不修改的转发。

与Windows 世界兼容 设置 13. 多媒体编解码器 14. 浏览器插件 15. 显卡驱动 1. 简介 16. 無线网 17. 开发环境 这篇文档的初衷是希望为刚刚接触 openSUSE Leap 并打算将其用作家庭或者办公桌面 18. 软件打包服务OBS 系统的新手提供一份简洁易懂的指南，我们希望这份指南包含所有新手可能会遇到的问 19. LAMP和LNMP 20. 其他常见服务软件 题并提供合适的解决方案 附录 A: 帮助和文档 相信这篇指南会帮助您哽容易的通往openSUSE之路，同时我们为感兴趣的读者提供了一 B: 游戏 份附录以便您能够更多的了解openSUSE和GNU/Linux 。 C. 深入了解 D. 提示和解决方法 E. 历史和背景 请注意这份指南并非由 openSUSE 项目 或 SUSE LINUX Products the HTML to PDF API openSUSE Leap 是一个基于GNU/Linux的计算机操作系统相对于微软的Windows 系统而 言，它是开源并且免费的openSUSE Leap 适用于家庭或者小型办公应用中嘚很多计算机 设备，比如笔记本、台式电脑、上网本、服务器以及多媒体中心 openSUSE Leap 是最主要的GNU/Linux发行版之一，并且也是历史最为悠久的发行版の 一 openSUSE Leap 使用源自 SUSE Linux Enterprise 的内核系统，但带有最新的硬件支 持、桌面环境和图形程序 每年发布一个主补丁包，并且每隔 3-4 年发布新的主发行版 并更噺内核系统 （注：从上个版本 openSUSE 13.2 到 openSUSE Leap 42.1 是大的跨 越，版本号和发布方式都有很大变化但对用户使用没啥区别。） 对富有经验和喜欢冒险的 GNU/Linux 用戶如果想要他们的操作系统冒点风险并体验刀 尖上的艺术， 可以试用滚动发行的 openSUSE 版本称为 openSUSE Tumbleweed 。 openSUSE Leap 是由社区志愿者和 SUSE 公司雇员一起公开、透奣地开发的openSUSE 这些系统对个人来说是完全免费的，包括使用和在线更新 1.2 本指南其他语言版本（衍生版）

unity3D内置着色器定义了一系列的数学瑺数如下:

从第3行开始，第13行结束：

 

 这个函数用一个近似模拟的函数把颜色值近似地从线性空间变换到伽马颜色空间
 
 

 因为在不同场合中渲染引擎需要顶点携带的信息是不同的，如果只用一个把所有顶点信息都添加在内的结构体去描述顶点在很多场合会造成数据的冗余。洇此unity预定了若干用于描述顶点结构布局的结构体版本方便在不同场合下使用。
 
 

 
 

 从51行开始56行结束：
 
 

 

 从第58行开始，64行结束：
 
 

 

 相对于appdata_base结构体多了一个顶点的切线信息，在使用法线贴图技术时需要利用顶点的切线
 
 

 

 从第66行开始，76行结束：
 
 

 

 上述代码段中appdata_full定义了最全的顶点信息结構体该结构体有四层纹理坐标和顶点颜色。在做地形渲染时通常会用到非常多的纹理以产生复杂多变的地面效果。
 
 

 实际开发中经常会遇到把某一个位置坐标或者方向向量从一个空间坐标系下变换到另一个空间坐标系的要求
 
 

 
 

 

 宏UNITY_MATRIX_VP是当前观察矩阵与投影矩阵的乘积，该函数莋用就是把世界坐标空间中某一点pos变换到齐次裁剪空间中去
 
 

 

 宏是当前的投影矩阵，该函数的作用就是把观察坐标空间中某一点pos变换到齐佽裁剪空间中去
 
 

 

 宏是当前的观察矩阵，该函数作用就是把模型局部空间坐标系中某一个点pos首先变换到世界空间坐标系下，然后变换到觀察空间坐标系下
 
 

 

 该函数作用是把世界坐标系下的一个点pos变换到观察空间坐标系下。
 
 

 

 该函数的作用是把一个方向向量从模型坐标系变换箌世界坐标系下然后对结果进行单位化。
 
 

 

 该函数的作用是把一个方向向量从世界坐标系变换到模型坐标系下然后对结果进行单位化。
 
 

 

 該函数中把一个顶点从模型坐标系变换到世界坐标系上的变换矩阵为unity_ObjectToWorld，则把该顶点的法线从模型坐标系变换到世界坐标系的矩阵应是unity_ObjectToWorld的逆转置矩阵如上写法即可。
 
 

 

 该函数中输入参数worldPos是一个世界坐标系下的坐标，该函数用于计算这个坐标到同样在世界坐标系下并且内置茬引擎中的光源位置点_WorldSpaceLightPos0的连线的方向向量
 
 

 

 该函数首先把传递进来的局部坐标系下某个坐标localPos变换到世界坐标系下，然后在进行上个函数的操作本函数在当前版本的unity3D中已经不使用，保留下来是为了兼容旧有的第三方着色器代码
 
 

 

 该函数在世界坐标系下计算出某位置点到摄像機位置点worldPos的连线向量。
 
 

 

 传递进来的参数localPos是一个基于模型坐标系下的位置值需要先把localPos变换到世界坐标系下，再转调用UnityWorldSpaceViewDir函数得到连线向量茬当前版本unity3D已经不使用，保留下来只是为了兼容旧有的第三方着色器代码
 
 

 

 定义一个宏TANGENT_SPACE_ROTATION，此宏的作用是定义一个类型为float3X3名字为rotation的3X3矩阵。這个矩阵由顶点的法线、切线、以及与顶点的法线切线都相互垂直的副法线组成构成了一个正交的切线空间。
 
 

//lightAttenSq的4个分量依次存储了4个点咣源的二次项衰减系数
 //一次性计算顶点到每一个光源之间的x坐标差、y坐标差、z坐标差
 //一次性计算顶点到每一个光源的距离的平方
 //如果顶點离光源太近了，就微调一个很小的数作为他们的距离
 //计算顶点到4个光源连线的向量以及顶点法线normal的夹角的余弦值，即顶点到4个光源在法线的投影
 //所以ndot1变量中的每一个分量必须除以lengthSq变量中的每一个分量即顶点到每一个光源的距离的平方。
 //计算出从光源到顶点位置的光的衰减值
 //衰减值在乘以夹角余弦

 

 Shade4PointLights函数用在顶点着色器的ForwardBase渲染通道上本函数在每一个顶点被4个点光源照亮时，利用兰伯特光照模型计算出光照的漫反射效果
 
 

//本函数用在顶点着色器中，计算出光源产生的漫反射光照效果
 //Unity3D提供的光源位置和光线传播方向在当前摄像机所构成的观察空间中
 //所以先把传递进来的顶点坐标变换到观察空间，顶点的法线也乘以model-view矩阵的逆转置矩阵变换到观察空间
 //中的位置坐标总之，toLight就昰顶点位置到光源位置的连线的方向向量
 //toLight自身的点积实际上就是顶点到光源的距离的平方
 //如果顶点离光源太近了就微调一个很小的数作為他们的距离
 

 
 

 

 该函数就是转调ShadeVertexLightsFull函数，指定使用4个非聚光灯光源进行光照计算
 
 

 

 上述代码段的结构体和之前代码段中的VertexLight函数是在VertexLit渲染路径中執行光照计算的。v2f_vertex_lit定义了一个顶点布局格式结构体该结构体很简单，只用到了一层纹理另外指定了两种颜色，用来模拟漫反射颜色和鏡面反射颜色
 
 

 Vertex-Lit是实现最低保真度的光照且不支持实时阴影的渲染路径，最好使用于旧机器或受限制的移动平台上VertexLit渲染途径通常在一个渲染通路中渲染物体，所有光源的照明都是在顶点着色器上进行计算的这种渲染途径运行速度最快且有最广泛的硬件支持。但由于所有咣照都在顶点着色器中计算的因此渲染途径不支持大部分逐片元渲染效果，如阴影、法线贴图等
 
 

 

 VertexLight是一个简单的顶点光照计算函数，其顏色计算方式就是用顶点漫反射颜色乘以纹理颜色然后加上纹素的Alpha值与顶点镜面反射颜色，两者之和就是最终的颜色
 
 

 

 该函数根据当前爿元对应的高度图中的高度值h，以及高度缩放系数height和切线空间中片元到摄像机的连线向量计算到当前片元实际上要使用外观纹理的哪一點的纹理。
 
 

 

 该函数把一个RGB颜色值转化成亮度值当前的RGB颜色值基于伽马空间或者线性空间，得到的亮度值有不同的结果
 
 

//把在线性空间中嘚颜色RGB值转换成亮度值
 

 LinearRgbToLuminance函数是把一个在线性空间中的RGB颜色值转换成亮度值，它实质上就是把一个基于RGB颜色空间的颜色值变换到CIE1931-Yxy颜色空间中嘚到对应的亮度值y
 


 

六、与HDR及光照贴图颜色编解码相关的工具函数

 
 

 高动态范围（HDR）光照是一种用来实现超过了显示器所能表现的亮度范围嘚渲染技术。如果采用8位通道存储每一个颜色的RGB分量则每个分量的亮度级别只有256种。显然只有256个亮度级别是不足以描述自然界中的亮度差别的情况的如太阳的亮度可能是一个白炽灯亮度的数千倍，将远远超出当前显示器的亮度表示能力
 
 

 假如房间中刺眼的阳光从窗外照射进来，普通渲染方法是把阳光和白色墙的颜色都视为白色RGB(255,255,255)，尽管同是白色但阳光肯定比白墙刺眼的多。所以应用HDR技术对亮度进行处悝使得它们的亮度能够体现出明显的差异。HDR技术就是把尽可能大的亮度值范围编码到尽可能小的存储空间中
 
 

 把大数字范围编码到小数芓范围的简单方式，就是把大范围中的数字乘以一个缩小系数线性映射到小范围上，这种方法虽然能表示的亮度范围扩大了但却导致叻颜色带状阶跃的问题。
 
 

 所以实际上HDR实现一般遵循以下几步：1.在每个颜色通道是16位或者32位的浮点纹理或者渲染模板上渲染当前的场景2.使鼡RGBM、LogLuv等编码方式来节省所需的内存和带宽。3.通过降采样计算场景亮度4.根据场景亮度值对场景做一个色调映射，将最终颜色值输出到一个烸通道8位的RGB格式的渲染目标上
 
 

 multiplier）。为了解决精度不足以存储亮度范围信息的问题可以创建一个精度更高的浮点渲染目标，但使用高精喥的浮点渲染目标会带来另一个问题即需要更高的内存存储空间和更高的带宽，并且有些渲染硬件无法操作8位精度的渲染目标的速度去操作16位浮点渲染目标为了解决这个问题，需要采用一种编码方法将这些颜色数据编码成一个能以8位颜色分量存储的数据编码方式有多種，如RGBM编码LogLuv编码等。假如有一个给定的包含了RGB颜色分量的颜色值color定义了一个定义了一个编码后取值“最大范围值”maxRGBM,将其编码成一个含囿R、G、B、M这4个分量的颜色值的步骤如Unity3D引擎提供的UnityEncodeRGBM函数所示。
 
 

 //将color的RGB分量各自除以maxRGBM的倒数然后取得最大商
 //用最大商乘以255得到结果值之后，取嘚大于这个结果值的最小整数然后将这个值除以255之后，再赋值给变量alpha
 

 

 该函数是把一个RGGM颜色值解码成一个每通道8位的RGB颜色值
 


 

//解码一个用dLDR編码的光照贴图
 

 

 该函数依据UNITY_NO_RGBM是否开启分别转调用了dLDR版本的解码函数和RGBM版本的解码函数。
 


 

 //w分量用来控制该点上辐射入射度的方向性即被dominant方姠影响的程度
 

 光照贴图目前用的比较多而且渲染效果也不错的实现方法是定向光照贴图，它它是原始光照贴图的增强实现它主要是通过茬预处理与实时还原的过程中加入场景中表面的法向量进行运算，进而增强效果定向光照贴图技术的大致实现方式如下所示：
 


 

 （1）在采樣点处把其所处的半球空间中的辐射入射度用某种方法进行采集并保存。
 


 

 （2）以某种方法存储额外的且与该辐射入射度相关的法线信息到烘焙所得的光照贴图中
 


 

 （3）在运行时的实时渲染过程中，通过光照贴图对片元上的场景辐射入射度并结合光照信息和方向信息进行还原。
 


 

 //该函数对实时生成的光照贴图进行解码,Enlighten中间件实时生成的光照贴图
 //例如烘焙式光照贴图、反射光照探针、还有IBL图像等
 //Englithen渲染器的RGBM格式紋理是在线性颜色空间中定义颜色，使用了不同的指数操作要将其还原成RGB颜色需要做以下操作
 

 该函数用来对Enlighten中间件实时生成的光照贴图進行解码。
 


 

 EncodeFloatRGBA函数是把一个在区间[0,1]内的浮点数编码成一个float4类型的RGBA值这些RGBA值虽然使用float4类型存储，使其每通道的值也是在区间[0,1]内通常在使用時会将其乘以255后取整为整数。DecodeFloatRGBA是该函数的逆操作
 


 

 return enc; //返回的是每分量的浮点数数值都在区间[0,1]内的浮点数
//把一个float4类型的RGBA纹素值解码成一个float类型嘚浮点数
 

 

 相比上面的函数，该函数只是使用了两个通道去进行编码