news 2026/9/7 2:34:09

Ceres Solver编译全攻略:从依赖配置到SLAM项目可用

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张小明

前端开发工程师

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Ceres Solver编译全攻略:从依赖配置到SLAM项目可用

简介:这份资源是在Windows 10环境下使用Visual Studio 2019编译成功的Ceres Solver库,面向需要进行非线性最小二乘优化的开发者,尤其是计算机视觉、SLAM、相机标定、机器人学等领域的研究与工程人员。包内包含完整的lib库文件、bin可执行文件与头文件,可直接链接到Visual Studio项目中使用,省去自行编译Eigen与Ceres的繁琐过程。资源共1477个文件,以h头文件为主,另有cmake配置、dll动态库、lib静态库等类型,涵盖Ceres核心接口、稀疏求解器、自动求导及多种线性代数工具,整体打包约10.44MB,结构清晰便于集成。已有408人学习,适合希望快速搭建Ceres开发环境、专注编写优化问题而非处理依赖的开发者。拿到后即可配置头文件目录与库路径,通过ceres::Problem与ceres::Solver完成模型构建和求解,显著提升开发效率。 "Ceres编译后的文件,亲测可用。"这句话是我当年配ORB-SLAM3、VINS-Fusion这类视觉SLAM项目时最想看到的一句话。Ceres Solver作为非线性最小二乘优化库,几乎成了三维重建、SLAM、点云配准领域绕不开的依赖,但它的编译却让不少人卡在第一步——不是Eigen版本不对,就是glog链接失败,折腾一晚上最后系统里还是一堆半成品。这篇文章把我亲自验证过的Ceres编译流程和编译产物完整理出来:需要装哪些依赖、cmake参数怎么给、make install之后文件到底去了哪、怎么判断这些文件真的能用。无论你是刚入坑SLAM的初学者,还是被老项目依赖逼着升级Ceres的开发者,这条流程都值得直接照着走。

1. 为什么放着apt里的Ceres不用,非要自己源码编译

1.1 你系统里那个旧版Ceres,可能正是项目编译失败的元凶

很多教程会直接让你sudo apt install libceres-dev,这个省事,但问题也藏在这份省事里。Ubuntu 20.04和22.04的apt源里,Ceres默认版本都停留在1.14,这个版本不是不能用,但它和现在主流项目的适配性越来越差。新一代的视觉惯性里程计、建图框架、甚至一些深度相机的SDK,内部已经用了Ceres 2.x的接口和优化策略,你拿一个1.14去喂它,轻则警告,重则直接在find_package(Ceres)之后链接失败。

另一个隐蔽问题是:apt装的是发行版维护者编译的通用二进制,编译选项完全不可见。比如它默认没开SuiteSparse后端,你的项目做大规模BA时,明明可以用稀疏求解器提速,结果还是用稠密求解器硬算,内存直接爆。这就是为什么很多SLAM项目的README里明确要求"从源码编译Ceres",而不是让你去apt装。

1.2 源码编译换来的不只是"新版",还有可排查的构建参数

源码编译的另一个价值是所有配置都透明。从git clone到make install,每一步都发生在你眼皮底下:Eigen找到了没有、SuiteSparse是ON还是OFF、glog用的系统库还是内置MINIGLOG,cmake输出里写得明明白白。这层透明度在后面调试"编译过了但运行报错"时非常救命。

我写这篇验证记录时的环境是:x86_64架构,Ubuntu 22.04 LTS,gcc 11.4,cmake 3.24,Eigen 3.4.0,glog 0.6.0,Ceres版本锁定2.2.0,全程编译和运行都通过。如果你用的是20.04或者ARM板子,流程完全一样,唯一的区别是Eigen版本和并行编译核数,我会在对应位置标注。别问为什么不用Windows裸环境,Ceres虽然支持MSVC,但下游视觉项目几乎都以Linux为先,真要在Windows上搞,直接用WSL2更省心。

2. 编译前先把依赖链理清:Eigen、glog/gflags、SuiteSparse一个都不能少

2.1 Eigen版本和Ceres版本的对应关系:这是最容易被忽略的硬门槛

Eigen是Ceres的头号依赖,但它以头文件为主、几乎不产生二进制库,所以很多人会忽略版本。这里有个硬性对应关系:Ceres 1.14要求Eigen 3.3以上;Ceres 2.1要求3.3以上;Ceres 2.2强制要求Eigen 3.4。换句话说,如果你直接clone了最新的Ceres 2.2,而系统里是Ubuntu 20.04自带的Eigen 3.3.7,cmake配置阶段就会直接报版本不足,根本不给你编译的机会。

所以我建议Eigen也走源码安装,稳得很。从官方仓库拉3.4.0版本,解压后按常规流程装到/usr/local

wget https://gitlab.com/libeigen/eigen/-/archive/3.4.0/eigen-3.4.0.tar.gz tar -xzf eigen-3.4.0.tar.gz cd eigen-3.4.0 mkdir build && cd build cmake .. -DCMAKE_INSTALL_PREFIX=/usr/local sudo make install

Eigen本质上就是个模板库,编译安装过程很快,不会像g2o那样磨人。装完可以用cat /usr/local/include/eigen3/Eigen/src/Core/util/Macros.h | grep EIGEN_WORLD_VERSION看一眼版本宏,确认真的变成3.4再往下走。

2.2 glog和gflags:Ceres编译不强制,但下游项目会用到

glog是Ceres的日志组件,gflags则用来解析demo程序的命令行参数。从Ceres本身的角度看,它们不是编译的必要条件,因为可以开MINIGLOG选项让Ceres内置一个极简日志,但这招我不推荐。原因很实际:下游项目例如ORB-SLAM3、VINS系列基本都会把glog作为显式依赖写进CMakeLists,你如果只在Ceres里压缩了日志选项,到了下游项目一样要装,反而多一层版本不一致的隐患。

Ubuntu下直接用apt装最省事:

sudo apt update sudo apt install libgoogle-glog-dev libgflags-dev

这里有个实际踩过的坑:如果某个PATH下面既有apt装的glog,又有你手动源码编译的glog,Ceres在链接时可能抓到错误版本,出现一堆google::LogMessage相关的诡异报错。我现在的习惯是统一用apt版本,除非项目对glog版本有硬性要求,否则不要混源。

2.3 SuiteSparse装不装,取决于你想解什么方程

SuiteSparse为Ceres提供稀疏矩阵求解后端,包括CHOLMOD、SPQR等。如果你的应用是大规模BA、全局优化,这个后端能带来肉眼可见的性能提升;如果你只是做曲线拟合、小规模位姿图,装不装影响不大。判断标准很简单:是否要处理万级以上的待优化变量。是,就把后端开起来。

sudo apt install libsuitesparse-dev

另外建议顺手装上BLAS和LAPACK:

sudo apt install libatlas-base-dev liblapack-dev

这两个库给Ceres提供稠密代数后端,属于那种"装上不亏"的依赖。装完后在cmake配置阶段,你会看到Ceres自动检测到这些库,并把SUITESPARSELAPACK标记为ON,这就说明后端齐了。

3. 四步编译流程,以及编译后拿到手的到底是什么

3.1 从git clone到make install的完整命令

依赖装齐后,编译Ceres本身就是一个标准CMake流程。我建议克隆仓库后先切到明确的版本tag,不要直接用master,避免上游在更新过程中引入意外变化。以下是我实测通过的完整命令:

git clone https://github.com/ceres-solver/ceres-solver.git cd ceres-solver git checkout 2.2.0 mkdir build && cd build cmake .. -DCMAKE_BUILD_TYPE=Release -DBUILD_EXAMPLES=ON -DBUILD_SHARED_LIBS=OFF make -j$(nproc) sudo make install

这里两个参数值得解释一下。BUILD_EXAMPLES=ON会连Ceres官方自带的一堆示例程序一起编译,后面验证安装是否成功直接用得上。BUILD_SHARED_LIBS=OFF表示生成静态库libceres.a,默认也是这个值。静态库在部署时更省心,不用到处拷动态库;如果项目偏好动态链接,再改成ON,产物就是带版本号的libceres.so

3.2 花30秒看懂cmake配置输出,比盲目make更值

配置阶段是最容易暴露问题的环节,但很多人习惯cmake ..之后直接make,等报错才回头查,这其实绕了远路。Ceres在配置结束时会打印一份完整的功能清单,重点关注这几行:

-- Found Eigen version: 3.4.0 -- Found glog: /usr/include -- Found LAPACK: ... -- Found SuiteSparse: ... -- Found Gflags: ...

如果某一行显示的是NOTFOUND,后面即使编译成功,对应功能也是缺失的。想快速检查就直接把配置输出存成日志再过滤:

cmake .. -DCMAKE_BUILD_TYPE=Release 2>&1 | tee cmake_config.log grep -E "Found|NOTFOUND" cmake_config.log

还有一个隐藏选项需要注意:USE_CUDA。如果机器上装了CUDA工具链,Ceres默认会自动检测并开启CUDA后端,这会让编译产物额外依赖CUDART。如果你没有GPU需求,配置时可以直接显式关掉:

cmake .. -DCMAKE_BUILD_TYPE=Release -DUSE_CUDA=OFF

3.3 编译产物清单:静态库、头文件、CMake配置文件

sudo make install默认安装到/usr/local,你要找的文件分别在这些位置:

路径内容说明
/usr/local/lib/libceres.a静态库BUILD_SHARED_LIBS=OFF时的产物
/usr/local/lib/libceres.so动态库BUILD_SHARED_LIBS=ON时的产物,带版本软链接
/usr/local/include/ceres/头文件编译时#include <ceres/ceres.h>的依赖目录
/usr/local/lib/cmake/Ceres/CMake配置文件供find_package(Ceres)使用,部分版本在share/Ceres下

这里特别说一下CMake配置文件的位置,不同版本有差异,2.x版本默认装在lib/cmake/Ceres下,老版本可能在share/Ceres。你的下游项目找不到Ceres时,第一反应应该是去这两个目录翻一下确认路径,而不是去重编Ceres。

4. 亲测遇到的三个高频坑,替你把路铺平

4.1 ceres::LocalParameterization改名ceres::Manifold,老项目编译必炸

这是我在编译老项目时遇到最多的问题,也是热搜词里挂着ceres::localparameterization的原因。Ceres从2.1版本开始,把LocalParameterization更名为ManifoldQuaternionParameterization变成QuaternionManifold,旧的类名虽然还在,但被标记为deprecated。如果你本地编译项目时开了-Werror,或者代码里大量使用旧接口,编译就会在Ceres头文件处直接失败。

哪怕只是产生警告,也建议尽快迁移到新API。改动量其实不大,核心就三处:

// 旧写法 ceres::LocalParameterization* quat_param = new ceres::QuaternionParameterization; problem.AddParameterBlock(quat, 4, quat_param); // 新写法 ceres::Manifold* quat_manifold = new ceres::QuaternionManifold; problem.AddParameterBlock(quat, 4, quat_manifold);

如果你的项目实在没精力改代码,还有一个折中方案:把Ceres版本锁到1.14,但这个方案我不太推荐,因为2.x的整体性能和后端支持明显更好,为了旧接口牺牲新版本不划算。

4.2 find_package找不到Ceres,先检查Ceres_DIR再考虑重编

下游项目CMakeLists写的是find_package(Ceres REQUIRED),但你编译时它说找不到,这种情况通常不是Ceres没装好,而是cmake搜索路径没覆盖/usr/local。现在的CMake在Ubuntu上默认搜索路径不一定包含/usr/local/lib/cmake,尤其是当你手动指定过其他CMAKE_PREFIX_PATH时。

解决方案是在配置项目时手动指定路径:

cmake .. -DCeres_DIR=/usr/local/lib/cmake/Ceres

或者用更通用的CMAKE_PREFIX_PATH

cmake .. -DCMAKE_PREFIX_PATH=/usr/local

如果这两个都试了还找不到,再去检查/usr/local/lib/cmake/Ceres下是否真的存在CeresConfig.cmake文件。有时候是因为安装权限问题,文件根本没拷全。

4.3 链接期报undefined reference,多半是glog没链进你的工程

这个坑的典型场景是:头文件能找到,编译也过了,但链接时报一堆google::LogMessagegoogle::InitGoogleLogging相关的符号找不到。原因就是Ceres本身开启了glog日志后端,而你的CMakeLists只链接了Ceres::ceres。新版CMake接口里,Ceres::ceres不会自动把glog传递到你的target上,需要显式补上:

target_link_libraries(your_target Ceres::ceres glog::glog)

如果直接命令行编译,注意库的链接顺序,把ceres放在前面,glog和gflags放在后面:

g++ hello_ceres.cpp -o hello_ceres \ -I/usr/local/include -L/usr/local/lib \ -lceres -lglog -lgflags -lpthread

链接器是从左到右扫描符号的,顺序不对,libceres.a里的符号在被扫描时还没有被解析,就会报undefined reference。

5. 用一段最小示例验证"亲测可用",再接进真实项目

5.1 手写一段5分钟能跑通的Ceres demo

装好之后别急着接大项目,先用一个最小例子验证编译产物确实可用。这段代码解决一个最简单的方程:求(10 - x)^2的最小值,理论上最优解是x=10。用Ceres自动求导接口写起来很简洁:

#include <ceres/ceres.h> #include <iostream> struct CostFunctor { template <typename T> bool operator()(const T* const x, T* residual) const { residual[0] = T(10.0) - *x; return true; } }; int main() { double x = 0.5; ceres::Problem problem; ceres::CostFunction* cost_function = new ceres::AutoDiffCostFunction<CostFunctor, 1, 1>(new CostFunctor); problem.AddResidualBlock(cost_function, nullptr, &x); ceres::Solver::Options options; options.linear_solver_type = ceres::DENSE_QR; options.minimizer_progress_to_stdout = true; ceres::Solver::Summary summary; ceres::Solve(options, &problem, &summary); std::cout << summary.BriefReport() << std::endl; std::cout << "x : " << x << " (希望接近 10)" << std::endl; return 0; }

保存为hello_ceres.cpp,按上面的g++命令编译,运行后看到x收敛到10左右,说明Ceres的自动求导、线性求解器、glog日志这一整条链路都正常。这一步跑通,后面接任何项目都会踏实很多。

5.2 在CMakeLists.txt里最稳的接法

项目工程的CMakeLists里,最省的接法就是三行核心配置:

find_package(Ceres REQUIRED) add_executable(hello_ceres hello_ceres.cpp) target_link_libraries(hello_ceres Ceres::ceres glog::glog)

如果程序里用到了gflags解析参数,再加gflags::gflags。这里有个细节:find_package(Ceres REQUIRED)之前一般不需要手动find_package(Eigen),因为Ceres的CMake配置里已经帮你把Eigen的头文件目录传递出来了。只有当你代码里直接用Eigen的稠密运算接口、但又没在CMakeLists里加find_package(Eigen3 REQUIRED)时,才会出现Eigen头文件找不到的情况。

5.3 如果你在编译的是ORB-SLAM3、VINS这类套壳工程

我实际测下来,到了这一层反而比单独编译Ceres省事。ORB-SLAM3、VINS-Fusion这类项目,CMakeLists里通常已经写好了find_package(Ceres REQUIRED),你要做的只是保证Ceres已经安装到了默认搜索路径。唯一要留意的是项目要求的Ceres版本,有些项目基于1.14开发,有些已经适配2.x,README里通常会写明。先用cmake配置,报错说什么版本不对再针对性处理。

如果遇到同一个工程里既用了Ceres又直接用了glog,重复链接检查也值得做一遍,避免两个库之间版本不一致导致的隐性冲突。我通常会在CMakeLists里加一句message(STATUS "Ceres version: ${Ceres_VERSION}"),输出当前找到的版本号,确认没找错库。


最后再分享一个我自己的习惯:Ceres编译好之后,其实是个可以"一次编译、多处携带"的包。我会把libceres.ainclude/ceresshare/Ceres以及lib/cmake/Ceres整个目录打包,拷到同发行版、同架构的内网机器上,解压后设置Ceres_DIR指向对应路径,基本十几分钟就能复现一套可用的编译环境。注意静态库对目标机器的Eigen和glog版本有隐式依赖,分发时最好在解压后重新验证一遍demo编译,别嫌这一步多余。毕竟"亲测可用"这四个字,只有自己完整跑通一遍才真正有分量。

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