【ORB_SLAM3源码解读】原理解读代码实战

从零开始学习SLAM我学习过写过的代码都在这儿了

代码实战地址:https://github.com/xiaoqiuslamshizhanjiaocheng/xiaoqiuslamshizhanjiaocheng

图文原理地址:https://blog.csdn.net/qq_21950671/category_11508951.html?spm=1001.2014.3001.5482

视频原理地址:https://space.bilibili.com/222855903?spm_id_from=333.1007.0.0

ORB_SLAM3-0.2-beta

  1. fatal error: GeometricCamera.h
#include "CameraModels/GeometricCamera.h"
#include "CameraModels/Pinhole.h"
#include "CameraModels/KannalaBrandt8.h"
  1. error: ‘MapPoint’ was not declared in this scope
#include "MapPoint.h"
namespace ORB_SLAM3
{
class MapPoint;
ORB_SLAM2->ORB_SLAM3
  1. ORB_SLAM2 was not declared in this scope
ORB_SLAM2->ORB_SLAM3
  1. undefined reference to symbol ‘_ZN5boost6system15system_categoryEv’
set(LIBS 
${OpenCV_LIBS} 
${EIGEN3_LIBS}
${Pangolin_LIBRARIES}
${PROJECT_SOURCE_DIR}/../../../Thirdparty/DBoW2/lib/libDBoW2.so
${PROJECT_SOURCE_DIR}/../../../Thirdparty/g2o/lib/libg2o.so
${PROJECT_SOURCE_DIR}/../../../lib/libORB_SLAM3.so
-lboost_system
)

ORB_SLAM3-RGBD-Inertial

ros::init(argc, argv, "RGBD_Inertial");
// 创建 ros 节点

在这里插入图片描述

ros::NodeHandle n("~");
// launch 文件中 ns=="node_namespace"
ros::init(argc, argv, "node_name"); // node name
ros::NodeHandle n; //n 命名空间为/node_namespace
ros::NodeHandle n1("sub"); // n1命名空间为/node_namespace/sub
ros::NodeHandle n2(n1,"sub2");// n2命名空间为/node_namespace/sub/sub2
ros::NodeHandle pn1("~"); //pn1 命名空间为/node_namespace/node_name
ros::NodeHandle pn2("~sub"); //pn2 命名空间为/node_namespace/node_name/sub
ros::NodeHandle pn3("~/sub"); //pn3 命名空间为/node_namespace/node_name/sub
ros::NodeHandle gn("/global"); // gn 命名空间为/global
ros::console::set_logger_level(ROSCONSOLE_DEFAULT_NAME, ros::console::levels::Info);
// Se the logging level manually to DEBUG
// ros默认设置的消息日志级别,默认有Debug,Info,Warn,Error,Fatal(首字母大写)
//rosrun rqt_console rqt_console 可见
ros::shutdown();
// 调用ros::shutdown()函数来关闭节点,终结所有开放的订阅,发布,服务,调用。
// 代表函数非正常终止
return 1;
class ImuGrabber
class ImageGrabber

如何理解C++的class

std::mutex

如何理解C++线程和锁的用法?

#include 
std::queue<sensor_msgs::ImageConstPtr> imgRgbBuf, imgDepthBuf
队列是一种类型的容器的适配器,FIFO(先进先出),其中元素被插入到所述容器的一端,并从其另一端进行提取操作。
队列被实现为容器的适配器,其是使用特定容器类封装到对象内部,作为其底层的容器类,提供了一个特定的一组成员函数来访问它的元素。
元素被压入到所指定容器的“后面”,并从其“前”弹出。底层容器可以是标准容器类模板或一些其它专门设计的容器类中的一个。

const bool

const bool do_rectify;

C++函数的参数加了const和&有什么作用?

cv::createCLAHE

cv::Ptr<cv::CLAHE> mClahe = cv::createCLAHE(3.0, cv::Size(8, 8));
// 直方图https://blog.csdn.net/qq_21950671/article/details/107092044
// 生成自适应均衡化图像http://edu.pointborn.com/article/2021/5/18/1386.html
// clipLimit 颜色对比度的阈值
// titleGridSize 进行像素均衡化的网格大小,即在多少网格下进行直方图的均衡化操作

class Point

//IMU measurement (gyro, accelerometer and timestamp)
class Point
{
public:
    // 两种IMU数据的构造函数
    Point(const float &acc_x, const float &acc_y, const float &acc_z,
          const float &ang_vel_x, const float &ang_vel_y, const float &ang_vel_z,
          const double &timestamp): a(acc_x,acc_y,acc_z), w(ang_vel_x,ang_vel_y,ang_vel_z), t(timestamp){}

    Point(const cv::Point3f Acc, const cv::Point3f Gyro, const double &timestamp):
        a(Acc.x,Acc.y,Acc.z), w(Gyro.x,Gyro.y,Gyro.z), t(timestamp){}
public:
    cv::Point3f a;
    cv::Point3f w;
    double t;
};

【ORB_SLAM3源码解读】原理解读代码实战_第1张图片

C++ std::size_t

// vector vImuMeas;
for(size_t i_imu = 0; i_imu < vImuMeas.size(); i_imu++)

std::size_t 可以存放下理论上可能存在的对象的最大大小,该对象可以是任何类型,包括数组。

std::size_t 通常被用于数组索引和循环计数。
使用其它类型来进行数组索引操作的程序可能会在某些情况下出错,例如在 64 位系统中使用 unsigned int 进行索引时,如果索引号超过 UINT_MAX 或者依赖于 32 位取模运算的话,程序就会出错。

在对诸如 std::string、std::vector 等 C++ 容器进行索引操作时,正确的类型是该容器的成员 typedef size_type,而该类型通常被定义为与 std::size_t 相同。

#include 
#include 
 
int main()
{
    const std::size_t N = 10;
    int* a = new int[N];
 
    for (std::size_t n = 0; n < N; ++n)
        a[n] = n;
    for (std::size_t n = N; n-- > 0;) // 对于无符号类型的逆向循环技巧。
        std::cout << a[n] << " ";
 
    delete[] a;
}
// 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0

std::list

std::list<IMU::Point> mlQueueImuData;
Lists将元素按顺序储存在链表中. 与向量(vectors)相比, 它允许快速的插入和删除,但是随机访问却比较慢.
Lst1.begin() 返回指向第一个元素的迭代器
Lst1.end() 返回末尾的迭代器
Lst1.erase() 删除一个元素
Lst1.pop_front() 删除第一个元素
https://blog.csdn.net/qq_21950671/article/details/98885199#t6

mpImuCalib = new IMU::Calib(Tbc,Ngsf,Nasf,Ngw/sf,Naw/sf);

【ORB_SLAM3源码解读】原理解读代码实战_第2张图片

class Bias

void KeyFrame::SetNewBias(const IMU::Bias &b)
{
    unique_lock<mutex> lock(mMutexPose);
    mImuBias = b;
    if(mpImuPreintegrated)
        mpImuPreintegrated->SetNewBias(b);
}

cv::Mat KeyFrame::GetGyroBias()
{
    unique_lock<mutex> lock(mMutexPose);
    return (cv::Mat_<float>(3,1) << mImuBias.bwx, mImuBias.bwy, mImuBias.bwz);
}

cv::Mat KeyFrame::GetAccBias()
{
    unique_lock<mutex> lock(mMutexPose);
    return (cv::Mat_<float>(3,1) << mImuBias.bax, mImuBias.bay, mImuBias.baz);
}

IMU::Bias KeyFrame::GetImuBias()
{
    unique_lock<mutex> lock(mMutexPose);
    return mImuBias;
}

ExpSO3 由旋转矢量计算旋转矩阵

// 李代数->李群 由旋转矢量计算旋转矩阵
const float eps = 1e-4;
cv::Mat ExpSO3(const float &x, const float &y, const float &z){
    cv::Mat I = cv::Mat::eye(3,3,CV_32F);

    // 反对对称矩阵
    cv::Mat W = (cv::Mat_<float>(3,3) << 
                 0, -z, y,
                 z, 0, -x,
                -y,  x, 0);

    

    const float d2 = x*x+y*y+z*z;
    const float d = sqrt(d2);
    
    if(d<eps)
        return (I + W + 0.5f*W*W);
    else
        return (I + W*sin(d)/d + W*W*(1.0f-cos(d))/d2);
}


// 李代数->李群
Eigen::Matrix<double,3,3> ExpSO3(const double &x, const double &y, const double &z){
    Eigen::Matrix<double,3,3> I = Eigen::MatrixXd::Identity(3,3);
    Eigen::Matrix<double,3,3> W;
    W(0,0) = 0;
    W(0,1) = -z;
    W(0,2) = y;
    W(1,0) = z;
    W(1,1) = 0;
    W(1,2) = -x;
    W(2,0) = -y;
    W(2,1) = x;
    W(2,2) = 0;

    const double d2 = x*x+y*y+z*z;
    const double d = sqrt(d2);
    
    if(d<eps)
        return (I + W + 0.5*W*W);
    else
        return (I + W*sin(d)/d + W*W*(1.0-cos(d))/d2);
}

【ORB_SLAM3源码解读】原理解读代码实战_第3张图片

LogSO3 由旋转矩阵计算旋转矢量

cv::Mat LogSO3(const cv::Mat &R){
    const float tr = R.at<float>(0,0) + R.at<float>(1,1) + R.at<float>(2,2);
    cv::Mat w = (cv::Mat_<float>(3,1) <<(R.at<float>(2,1) - R.at<float>(1,2)) / 2,
                                        (R.at<float>(0,2) - R.at<float>(2,0)) / 2,
                                        (R.at<float>(1,0) - R.at<float>(0,1)) / 2);
    const float costheta = (tr-1.0f)*0.5f;
    if(costheta>1 || costheta<-1)
        return w;
    const float theta = acos(costheta);
    const float s = sin(theta);
    if(fabs(s)<eps)
        return w;
    else
        return theta*w/s;
}

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