RViz（ROS Visualization）是ROS（Robot Operating System）中最重要、最常用的三维可视化工具之一。它提供了一个强大的图形界面，用于显示传感器数据、机器人状态、路径规划结果等各种信息。

核心功能

1. 显示类型（Displays）

RViz支持多种数据可视化类型：

显示类型	说明	典型用途
RobotModel	显示机器人的URDF模型	查看机器人姿态、关节状态
TF	显示坐标变换树	验证坐标系关系
LaserScan	显示激光雷达数据	2D点云可视化
PointCloud2	显示3D点云	RGB-D相机、激光雷达
Image	显示图像流	摄像头画面
Camera	3D场景中的图像投影	增强现实效果
Map	显示占据栅格地图	SLAM结果、导航地图
Path	显示路径轨迹	规划路径可视化
Marker/MarkerArray	自定义标记	调试信息、目标点标注
Odometry	显示里程计信息	机器人轨迹
Pose	显示位姿信息	目标姿态、估计位置
Wrench	显示力/力矩	接触力可视化

2. 核心特性

交互式操作：

• 3D视角旋转、平移、缩放（鼠标操作）
• 目标点设定（2D Nav Goal、2D Pose Estimate）
• 插件扩展机制

数据管理：

• 基于ROS Topic订阅数据
• 可配置的数据过滤和衰减（Decay Time）
• 支持多机器人数据同时显示

配置保存：

• 支持.rviz配置文件保存/加载
• 可预设不同场景的配置（导航、标定、调试等）

启动与界面

启动命令

# 基本启动
rosrun rviz rviz

# 加载配置文件
rosrun rviz rviz -d config/navigation.rviz

# ROS2版本
ros2 run rviz2 rviz2

界面布局

┌─────────────────────────────────────┐
│  工具栏（视角控制、目标设定工具）      │
├──────────┬──────────────────────────┤
│          │                          │
│  显示列表 │      3D可视化区域         │
│  (Displays)│                          │
│          │                          │
│  - RobotModel                     │
│  - LaserScan                      │
│  - PointCloud2                    │
│  - ...                            │
├──────────┤                          │
│  属性面板 │                          │
│ (Selected)│                          │
└──────────┴──────────────────────────┘

典型应用场景

1. 机器人导航调试

• 显示代价地图（Costmap）
• 可视化全局路径和局部路径
• 查看粒子云（AMCL）
• 设定导航目标点

2. 传感器调试

• 验证激光雷达安装角度
• 检查摄像头内外参标定
• 查看点云配准效果
• 多传感器数据融合验证

3. 运动规划

• 显示机械臂规划轨迹
• 可视化碰撞检测模型
• 交互式拖动规划（Interactive Markers）
• 规划场景（Planning Scene）显示

4. SLAM建图

• 实时查看地图构建过程
• 显示位姿图（Pose Graph）
• 回环闭合检测可视化

高级功能

插件开发

RViz支持C++和Python插件开发，可创建自定义显示类型：

// C++插件示例框架
#include <rviz/display.h>

class MyCustomDisplay : public rviz::Display {
  // 实现自定义可视化逻辑
};

TF树调试

• 实时显示坐标变换关系
• 检测TF超时或断链问题
• 查看坐标系之间的变换矩阵

时间同步

• 支持不同时间戳数据的同步显示
• 可回放bag文件时的数据同步

版本差异

特性	ROS1 (RViz)	ROS2 (RViz2)
渲染引擎	OGRE	OGRE/其他
插件系统	基于Qt4/5	基于Qt5
架构	单进程	更模块化
实时性	较好	改进的QoS支持
配置兼容性	.rviz格式	兼容但有所扩展

使用技巧

1. 性能优化：对大数据量的点云设置合适的衰减时间（Decay Time）和采样率
2. 坐标系选择：固定Frame选择map或odom获得全局视角，选择机器人本体Frame获得第一视角
3. 配置文件管理：为不同任务创建专门的.rviz配置文件
4. 主题过滤：使用Display的Topic过滤器减少不必要的数据订阅
5. 分屏显示：利用Image插件在3D视图旁显示原始图像

RViz是ROS开发中不可或缺的工具，熟练掌握它能极大提升机器人算法调试和系统集成的效率。