4.4 rviz三维可视化平台
机器人系统中存在大量数据，比如图像数据中0~255的RGB值。但是这种数据形态的值往往不利于开发者感受数据所描述的内容，所以常常需要将数据可视化显示，例如机器人模型的可视化、图像数据的可视化、地图数据的可视化等，如图4-17所示。
ROS针对机器人系统的可视化需求，为用户提供了一款显示多种数据的三维可视化平台——rviz。
rviz是一款三维可视化工具，很好地兼容了各种基于ROS软件框架的机器人平台。在rviz中，可以使用XML对机器人、周围物体等任何实物进行尺寸、质量、位置、材质、关节等属性的描述，并且在界面中呈现出来。同时，rviz还可以通过图形化方式，实时显示机器人传感器的信息、机器人的运动状态、周围环境的变化等。总而言之，rviz可以帮助开发者实现所有可监测信息的图形化显示，开发者也可以在rviz的控制界面下，通过按钮、滑动条、数值等方式控制机器人的行为。
图4-17 多种数据的可视化显示效果
4.4.1 安装并运行rviz
rviz已经集成在桌面完整版的ROS中，如果已经成功安装桌面完整版的ROS，可以直接跳过这一步骤，否则，请使用如下命令进行安装：
$ sudo apt-get install ros-kinetic-rviz
安装完成后，在终端中分别运行如下命令即可启动ROS和rviz平台：
$ roscore $ rosrun rviz rviz
启动成功的rviz主界面如图4-18所示。
图4-18 rviz的主界面
rviz主界面主要包含以下几个部分。
·0：3D视图区，用于可视化显示数据，目前没有任何数据，所以显示黑色。
·1：工具栏，用于提供视角控制、目标设置、发布地点等工具。
·2：显示项列表，用于显示当前选择的显示插件，可以配置每个插件的属性。
·3：视角设置区，用于选择多种观测视角。
·4：时间显示区，用于显示当前的系统时间和ROS时间。
rviz的运行已经没问题，那么如何将数据在rviz中可视化显示出来呢？
4.4.2 数据可视化
进行数据可视化的前提当然是要有数据。假设需要可视化的数据以对应的消息类型发布，我们在rviz中使用相应的插件订阅该消息即可实现显示。
首先，需要添加显示数据的插件。点击rviz界面左侧下方的“Add”按钮，rviz会将默认支持的所有数据类型的显示插件罗列出来，如图4-19所示。
图4-19 rviz默认支持的显示插件
在图4-19所示的列表中选择需要的数据类型插件，然后在“Display Name”文本框中填入一个唯一的名称，用来识别显示的数据。例如显示两个激光传感器的数据，可以分别添加两个Laser Scan类型的插件，命名为Laser_base和Laser_head进行显示。
添加完成后，rviz左侧的Dispalys中会列出已经添加的显示插件；点击插件列表前的加号，可以打开一个属性列表，根据需求设置属性。一般情况下，“Topic”属性较为重要，用来声明该显示插件所订阅的数据来源，如果订阅成功，在中间的显示区应该会出现可视化后的数据（见图4-20）。
如果显示有问题，请检查属性区域的“Status”状态（见图4-21）。Status有四种状态：OK、Warning、Error和Disabled，如果显示的状态不是OK，那么请查看错误信息，并仔细检查数据发布是否正常。
图4-20 设置图像显示插件订阅的话题
图4-21 显示插件的Status信息
4.4.3 插件扩展机制
rviz是一个三维可视化平台，默认可以显示如表4-1所示的通用类型数据，其中包含坐标轴、摄像头图像、地图、激光等数据。
表4-1 rviz默认支持显示的数据类型
但作为一个平台，rviz可以显示的数据不仅仅如此。rviz支持插件扩展机制，以上这些数据的显示都基于默认提供的相应插件。如果需要添加其他数据的显示，也可以通过编写插件的形式进行添加。关于rviz插件机制的使用，第12章中会详细讲解。
我们甚至可以基于rviz打造一款自己的人机交互软件，例如图4-22所示的是针对机械臂控制开发的一系列基于rviz的插件，可以完成类似工业机器人示教器的功能，关于该机器人的具体内容将在第13章进行介绍。
图4-22 机械臂人机交互软件