要在ROS系统中实现WebSocket传输以向Web应用推送 sensor_msgs::Image数据，可以通过以下步骤实现：
1. 选择合适的WebSocket库
首先，需选择一个合适的WebSocket库。在ROS环境中，经常使用 websocketpp库，这是一个C++库，用于构建WebSocket服务器和客户端。此外，也可考虑使用 rosbridge_suite，它为ROS提供了一个JSON API，使得通过WebSocket与非ROS系统进行通信变得容易。
2. 设置ROS环境
确保您的ROS环境已正确安装并设置。创建一个新的ROS工作空间，并在其中创建一个新的包以容纳WebSocket通信代码。
mkdir -p ~/websocket_ws/src
cd ~/websocket_ws/src
catkin_create_pkg websocket_communication std_msgs rospy roscpp
cd ~/websocket_ws
catkin_make
source devel/setup.bash
3. 编写WebSocket服务器端代码
在您的ROS包中创建WebSocket服务器端代码。以下是一个简化的例子，展示了一个基本的WebSocket服务器，它监听 sensor_msgs::Image类型的消息，并将其转发给所有连接的客户端。
#include <ros/ros.h>
#include <sensor_msgs/Image.h>
#include <websocketpp/config/asio_no_tls.hpp>
#include <websocketpp/server.hpp>
typedef websocketpp::server<websocketpp::config::asio> server;
typedef server::message_ptr message_ptr;
class ImageServer {
public:
ImageServer() {
// 初始化ROS节点
ros::NodeHandle nh;
// 订阅Image类型的消息
image_sub = nh.subscribe("/camera/image", 10, &ImageServer::imageCallback, this);
// 设置WebSocket事件处理函数
wss.init_asio();
wss.set_message_handler(bind(&ImageServer::on_message, this, ::_1, ::_2));
}
void imageCallback(const sensor_msgs::ImageConstPtr& msg) {
// 将接收到的Image消息转换为适合WebSocket传输的格式
std::string image_data(reinterpret_cast<const char*>(&msg->data[0]), msg->data.size());
// 向所有WebSocket客户端广播图像数据
for (auto it : connections) {
wss.send(it, image_data, websocketpp::frame::opcode::binary);
}
}
void on_message(websocketpp::connection_hdl hdl, message_ptr msg) {
// ... 处理来自客户端的消息（如果需要）
}
void run(int port) {
// 监听指定端口
wss.listen(port);
// 开始WebSocket事件循环
wss.start_accept();
wss.run();
}
void add_connection(websocketpp::connection_hdl hdl) {
connections.insert(hdl);
}
void remove_connection(websocketpp::connection_hdl hdl) {
connections.erase(hdl);
}
private:
server wss;
ros::Subscriber image_sub;
std::set<websocketpp::connection_hdl,std::owner_less<websocketpp::connection_hdl>> connections;
};
int main(int argc, char** argv) {
// 初始化ROS节点
ros::init(argc, argv, "image_server");
// 创建ImageServer对象
ImageServer server;
// 运行WebSocket服务器
server.run(9002);
ros::spin();
return 0;
}
在此代码中，imageCallback方法将ROS图像消息逐字节转换为字符串，并通过WebSocket广播给所有连接的客户端。这种做法基于原始比特传输，适用于不需要处理图像编码和解码的场景。
4. 编写Web客户端
创建Web页面，其中包含连接到您的WebSocket服务器的JavaScript代码。用于从ROS WebSocket服务器接收图像数据的JavaScript客户端代码片段如下：
var ws = new WebSocket("ws://localhost:9002/");
ws.binaryType = 'arraybuffer'; // 以二进制形式接收数据
ws.onmessage = function(event) {
var blob = new Blob([event.data], {type: "image/jpeg"});
var url = URL.createObjectURL(blob);
document.getElementById("ros-image").src = url;
};
ws.onopen = function(event) {
console.log("Connected to WebSocket server.");
};
ws.onerror = function(error) {
console.log("WebSocket Error: ", error);
};
在此代码中，WebSocket客户端监听服务器发送的数据，并将接收到的数据作为Blob对象创建一个URL，然后将这个URL设置为HTML图片元素的源，以便显示图像。
5. 编译和运行
编译新的ROS包和您的WebSocket服务器代码：
cd ~/websocket_ws
catkin_make
启动ROS节点：
rosrun websocket_communication image_server
在Web浏览器中打开包含上述JavaScript代码的HTML文件，您应该能够看到通过WebSocket从ROS接收的图像。
6. 性能优化
由于直接传输未压缩的图像数据可能导致带宽使用率较高，您可能需要在发送之前对图像进行压缩（例如，将其转换成JPEG或PNG格式）。为此，可以使用 cv_bridge和 opencv库对图像进行编码，然后再发送。
注意：
WebSocket协议具有低延迟和高实时性的特性，适用于实时数据推送。但是，它也依赖于网络条件，因此，在通过WebSocket发送数据时，保证网络稳定性也是重要的。以上步骤为建立基本的WebSocket传输提供了框架，并可以根据实际需求进行调整和优化。
