Ubuntu 20.04 上 VINS-Mono 环境搭建避坑全记录：从 ROS Noetic 到 OpenCV 版本冲突解决

Ubuntu 20.04 上 VINS-Mono 环境搭建避坑全记录：从 ROS Noetic 到 OpenCV 版本冲突解决

在视觉惯性里程计（VIO）领域，VINS-Mono 凭借其出色的性能和稳定性成为众多研究者和开发者的首选方案。然而，对于初次在 Ubuntu 20.04 系统上部署该框架的开发者来说，从 ROS Noetic 安装到各类依赖库的版本冲突，每一步都可能成为阻碍项目顺利进行的"暗礁"。本文将基于实际项目经验，系统梳理环境搭建过程中的典型问题及其解决方案，帮助开发者避开那些耗费数小时甚至数天的"深坑"。

1. 系统准备与基础依赖安装

在开始 VINS-Mono 环境搭建前，确保系统处于最佳状态至关重要。Ubuntu 20.04 作为长期支持版本，其软件源中的包版本与 VINS-Mono 的要求存在一定差异，需要特别注意兼容性问题。

首先更新系统并安装基础编译工具：

sudo apt update && sudo apt upgrade -y sudo apt install -y build-essential cmake git wget unzip

关键依赖项安装命令如下：

sudo apt install -y libeigen3-dev libboost-all-dev libsuitesparse-dev

注意：Eigen3 的版本直接影响后续 Ceres Solver 的编译，建议通过以下命令确认版本：

dpkg -s libeigen3-dev | grep Version

若版本低于 3.3.7，需要手动升级：

wget https://gitlab.com/libeigen/eigen/-/archive/3.3.9/eigen-3.3.9.tar.gz tar -xzf eigen-3.3.9.tar.gz cd eigen-3.3.9 mkdir build && cd build cmake .. sudo make install

2. ROS Noetic 安装与疑难排解

作为 VINS-Mono 的核心依赖，ROS Noetic 的安装过程常常会遇到网络问题和初始化失败。以下是经过验证的完整安装流程：

2.1 配置软件源与密钥

sudo sh -c 'echo "deb http://mirrors.ustc.edu.cn/ros/ubuntu $(lsb_release -sc) main" > /etc/apt/sources.list.d/ros-latest.list' sudo apt-key adv --keyserver 'hkp://keyserver.ubuntu.com:80' --recv-key C1CF6E31E6BADE8868B172B4F42ED6FBAB17C654 sudo apt update

2.2 常见问题解决方案

问题1：rosdep 初始化失败

当执行sudo rosdep init时出现连接错误，可尝试以下解决方案：

sudo mkdir -p /etc/ros/rosdep/sources.list.d/ sudo curl -o /etc/ros/rosdep/sources.list.d/20-default.list https://mirror.tuna.tsinghua.edu.cn/help/rosdistro/20-default.list

问题2：rosdep update 超时

修改 rosdep 的下载源：

sudo sed -i 's/https:\/\/raw.githubusercontent.com\/ros\/rosdistro\/master/https:\/\/mirror.tuna.tsinghua.edu.cn\/github-raw\/ros\/rosdistro\/master/g' /usr/lib/python3/dist-packages/rosdep2/sources_list.py sudo sed -i 's/https:\/\/raw.githubusercontent.com\/ros\/rosdistro\/master/https:\/\/mirror.tuna.tsinghua.edu.cn\/github-raw\/ros\/rosdistro\/master/g' /usr/lib/python3/dist-packages/rosdistro/__init__.py

2.3 完整安装与验证

sudo apt install -y ros-noetic-desktop-full echo "source /opt/ros/noetic/setup.bash" >> ~/.bashrc source ~/.bashrc sudo apt install -y python3-rosdep python3-rosinstall python3-rosinstall-generator python3-wstool

验证安装成功：

roscore & # 后台运行 rosnode list # 应显示/rosout killall roscore # 结束测试

3. Pangolin 可视化工具安装

Pangolin 作为轻量级的可视化工具，在 VINS-Mono 中用于实时显示轨迹和特征点。安装时需注意 OpenGL 驱动兼容性：

sudo apt install -y libglew-dev libpython2.7-dev git clone --recursive https://github.com/stevenlovegrove/Pangolin.git cd Pangolin mkdir build && cd build cmake -DCMAKE_BUILD_TYPE=Release .. make -j$(nproc) sudo make install

常见编译问题及解决：

• 错误：Could NOT find OpenGL
  安装缺失的依赖：

  sudo apt install -y libgl1-mesa-dev libglu1-mesa-dev

• 错误：undefined reference to 'glewInit'
  确保链接顺序正确，修改 CMakeLists.txt：

  target_link_libraries(${PROJECT_NAME} ${Pangolin_LIBRARIES} GLEW GL)

4. OpenCV 版本冲突深度解决

Ubuntu 20.04 默认安装的 OpenCV 4.2 与 VINS-Mono 要求的 OpenCV 3.x 存在 API 不兼容问题。以下是两种解决方案：

方案一：源码编译 OpenCV 3.4.10

wget -O opencv.zip https://github.com/opencv/opencv/archive/3.4.10.zip wget -O opencv_contrib.zip https://github.com/opencv/opencv_contrib/archive/3.4.10.zip unzip opencv.zip && unzip opencv_contrib.zip cd opencv-3.4.10 mkdir build && cd build cmake -D CMAKE_BUILD_TYPE=RELEASE \ -D CMAKE_INSTALL_PREFIX=/usr/local/opencv-3.4.10 \ -D OPENCV_EXTRA_MODULES_PATH=../../opencv_contrib-3.4.10/modules \ -D WITH_CUDA=OFF .. make -j$(nproc) sudo make install

方案二：修改 VINS-Mono 源码适配 OpenCV 4.x

对于关键文件需要添加兼容性头文件：

建议：在开发环境中使用方案一，生产环境可考虑方案二以减少依赖复杂度。

5. Ceres Solver 优化库安装

Ceres Solver 的版本选择直接影响 VINS-Mono 的稳定性。推荐使用 1.14.0 版本：

wget https://ceres-solver.googlesource.com/ceres-solver/+archive/1.14.0.tar.gz tar -xzf 1.14.0.tar.gz cd ceres-solver-1.14.0 mkdir build && cd build cmake -D BUILD_TESTING=OFF -D BUILD_EXAMPLES=OFF .. make -j$(nproc) sudo make install

验证安装：

cat /usr/local/include/ceres/version.h | grep CERES_VERSION_STRING

若遇到undefined reference to 'google::FlagRegisterer'错误，需重新编译 gflags：

git clone https://github.com/gflags/gflags.git cd gflags mkdir build && cd build cmake -D BUILD_SHARED_LIBS=ON .. make && sudo make install

6. VINS-Mono 编译与数据集测试

完成所有依赖安装后，开始编译 VINS-Mono：

mkdir -p ~/catkin_ws/src cd ~/catkin_ws/src git clone https://github.com/HKUST-Aerial-Robotics/VINS-Mono cd .. catkin_make -j$(nproc)

运行 Euroc 数据集测试：

1. 下载数据集到~/catkin_ws目录：

   wget http://robotics.ethz.ch/~asl-datasets/ijrr_euroc_mav_dataset/vicon_room1/V1_01_easy/V1_01_easy.zip unzip V1_01_easy.zip

2. 启动三个终端分别执行：

   # 终端1 source devel/setup.bash roslaunch vins_estimator euroc.launch # 终端2 source devel/setup.bash roslaunch vins_estimator vins_rviz.launch # 终端3 source devel/setup.bash rosbag play V1_01_easy.bag

3. 预期结果：RViz 中应显示完整的相机轨迹和特征点跟踪。

7. 进阶问题排查指南

当系统运行异常时，可按以下步骤诊断：

1. 检查话题数据：

   rostopic list rostopic echo /vins_estimator/odometry

2. 查看节点图：

   rqt_graph

3. 分析日志信息：

   roslaunch --screen vins_estimator euroc.launch

常见错误代码及解决方案：

对于性能优化，可尝试修改config/euroc_config.yaml中的参数：

feature: max_cnt: 150 # 特征点最大数量 min_dist: 30 # 特征点最小间距 freq: 10 # 处理频率(Hz)