ORB SLAM2源码解读(一)：系统流程

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一、系统代码结构

ORB SLAM2的代码结构流程图：

这张图里可以看出orb一共有三个线程，分别负责跟踪（TRACKING）、局部建图（LOCAL MAPPING）和闭环（LOOP CLOSING）功能，同时又增加了重定位（PLACE RECOGNITION）功能。

二、系统流程

系统流程的入口在system.cc文件中，这个文件中一共有四个函数：

1. System

2. TrackStereo

3. TrackRGBD

4. TrackMonocular

其中System是SLAM系统的构造函数，包括所有功能模块和所有线程的初始化，而TrackStereo、TrackRGBD和TrackMonocular分别是双目、RGBD和单目的数据入口，使用过程中，先调用System函数生成SLAM系统的对象，然后根据传感器类型，调用相应的入口函数，就可以执行SLAM的流程了。

下面对各个函数分别做介绍

1. 构造函数（System）

构造函数的基本内容：

构造函数中和流程相关的一共有四个参数，分别是

1. strVocFile: ORB词袋数据。词袋是在做闭环检测和重定位时候做检索用的，从历史关键帧中检索出和当前帧最相似的一帧，以进行位姿匹配。

2. strSettingsFile: 配置文件的路径。配置文件中存放了相机参数和用户显示界面的设置

3. sensor: 传感器类型，这是一个枚举变量，一共有三种，分别是MONOCULAR、STEREO和RGBD，分别代表单目、双目和RGBD。

4. bUseViewer: true代表启动显示界面，false代表不显示

构造函数中一共初始化了以下内容：

1）初始化词袋模型

mpVocabulary = new ORBVocabulary(); //初始化词袋对象
mpVocabulary->loadFromTextFile(strVocFile); //从词袋数据文件中读取数据

词袋是在做闭环检测和重定位时候做检索用的，从历史关键帧中检索出和当前帧最相似的一帧，以进行位姿匹配。关于词袋更详细的解释，可以参考文章

2）初始化关键帧数据集

mpKeyFrameDatabase = new KeyFrameDatabase(*mpVocabulary); //使用词袋数据创建数据集对象

如果此处只是加载数据就没意思了，前面提到，这个数据主要用来做闭环检测和重定位，所以这个模块除了加载数据以外，还实现了闭环检测和重定位检测。对应的函数分别是

DetectLoopCandidates(KeyFrame* pKF, float minScore) //检测闭环向量
DetectRelocalizationCandidates(Frame *F) //检测重定位向量

这两个函数内部的内容会在讲解闭环模块时再详细讲解。

3）初始化地图

mpMap = new Map();

地图中主要存放关键帧和特征点

4）初始化用户显示界面，并打开对应的线程

mpFrameDrawer = new FrameDrawer(mpMap);  //画关键帧
mpMapDrawer = new MapDrawer(mpMap, strSettingsFile); //画地图
if (bUseViewer) {
      //根据标志位判断是否需要显示
 mpViewer = new Viewer(this, mpFrameDrawer,mpMapDrawer,mpTracker,strSettingsFile); //显示界面
 mptViewer = new thread(&Viewer::Run, mpViewer);
 mpTracker->SetViewer(mpViewer); //打开显示对应的线程
}

5）初始化局部地图，并打开对应的线程

mpLocalMapper = new LocalMapping(mpMap, mSensor==MONOCULAR); //初始化局部地图
mptLocalMapping = new thread(&ORB_SLAM2::LocalMapping::Run,mpLocalMapper); //打开局部地图对应的线程

6）初始化闭环流程，并打开对应的线程

mpLoopCloser = new LoopClosing(mpMap, mpKeyFrameDatabase, mpVocabulary, mSensor!=MONOCULAR); //初始化闭环检测
mptLoopClosing = new thread(&ORB_SLAM2::LoopClosing::Run, mpLoopCloser); //打开对应的线程

7）给各个线程之间建立关联

mpTracker->SetLocalMapper(mpLocalMapper);
mpTracker->SetLoopClosing(mpLoopCloser);

mpLocalMapper->SetTracker(mpTracker);
mpLocalMapper->SetLoopCloser(mpLoopCloser);

mpLoopCloser->SetTracker(mpTracker);
mpLoopCloser->SetLocalMapper(mpLocalMapper);

2. 双目相机入口(TrackStereo)

该函数主要功能和流程列在下图中

从途中可以看出，每次输入数据以后，会执行三种操作：

1. 判断是否需要进入或者退出纯定位模式，如果需要则执行

2. 判断是否需要重启tracking，如果需要则执行

3. 执行双目的跟踪程序。GrabImageStereo共有三个参数，分别是左目、右目和时间戳

3. RGBD相机入口(TrackRGBD)

整体流程和双目一样，唯一的区别是此处调用的入口是RGB函数的入口，它的三个参数分别是像素图、深度图和时间戳

4. 单目相机入口(TrackMonocular)

整体流程仍然和双目一样，区别是入口变成了单目的入口，它的两个参数分别是像素图和时间戳。

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