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更新track流程注释

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ZhouJiafen 2020-12-30 01:16:00 -08:00
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2
include/LoopClosing.h
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@ -193,7 +193,7 @@ protected:
// Fix scale in the stereo/RGB-D case // Fix scale in the stereo/RGB-D case
bool mbFixScale; bool mbFixScale;
// ? 这里的bool值为什么用mn，疑似bug，后面会用到这个变量自加，但IDE提示bool类型不能自加
bool mnFullBAIdx; bool mnFullBAIdx;

84
src/Tracking.cc
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@ -1277,7 +1277,10 @@ void Tracking::PreintegrateIMU()
} }
/** /**
* @brief 跟踪不成功的时候，用初始化好的imu数据做跟踪处理 * @brief 跟踪不成功的时候，用初始化好的imu数据做跟踪处理，通过IMU预测状态
* 两个地方用到：
* 1. 匀速模型计算速度,但并没有给当前帧位姿赋值；
* 2. 跟踪丢失时不直接判定丢失，通过这个函数预测当前帧位姿看看能不能拽回来，代替纯视觉中的重定位
* *
* @return true * @return true
* @return false * @return false
@ -1289,6 +1292,13 @@ bool Tracking::PredictStateIMU()
Verbose::PrintMess("No last frame", Verbose::VERBOSITY_NORMAL); Verbose::PrintMess("No last frame", Verbose::VERBOSITY_NORMAL);
return false; return false;
} }
// 总结下都在什么时候地图更新，也就是mbMapUpdated为true
// 1. 回环或融合
// 2. 局部地图LocalBundleAdjustment
// 3. IMU三阶段的初始化
// 下面的代码流程一模一样，只不过计算时相对的帧不同，地图有更新后相对于上一关键帧做的，反之相对于上一帧
// 地图更新后会更新关键帧与MP，所以相对于关键帧更准
// 而没更新的话，距离上一帧更近，计算起来误差更小
// 地图更新时，并且上一个图像关键帧存在 // 地图更新时，并且上一个图像关键帧存在
if(mbMapUpdated && mpLastKeyFrame) if(mbMapUpdated && mpLastKeyFrame)
{ {
@ -1297,14 +1307,14 @@ bool Tracking::PredictStateIMU()
const cv::Mat Vwb1 = mpLastKeyFrame->GetVelocity(); const cv::Mat Vwb1 = mpLastKeyFrame->GetVelocity();
const cv::Mat Gz = (cv::Mat_<float>(3,1) << 0,0,-IMU::GRAVITY_VALUE); const cv::Mat Gz = (cv::Mat_<float>(3,1) << 0,0,-IMU::GRAVITY_VALUE);
// ? mpImuPreintegratedFromLastKF是将图像帧转成imu格式的？ // ? mpImuPreintegratedFromLastKF是上一帧关键帧？
const float t12 = mpImuPreintegratedFromLastKF->dT; const float t12 = mpImuPreintegratedFromLastKF->dT;
// 计算当前帧在世界坐标系的位姿,原理都是用预积分的位姿（预积分的值不会变化）与上一帧的位姿（会迭代变化）进行更新 // 计算当前帧在世界坐标系的位姿,原理都是用预积分的位姿（预积分的值不会变化）与上一帧的位姿（会迭代变化）进行更新
// 旋转 R_wb2 = R_wb1 * R_b1b2 // 旋转 R_wb2 = R_wb1 * R_b1b2
cv::Mat Rwb2 = IMU::NormalizeRotation(Rwb1*mpImuPreintegratedFromLastKF->GetDeltaRotation(mpLastKeyFrame->GetImuBias())); cv::Mat Rwb2 = IMU::NormalizeRotation(Rwb1*mpImuPreintegratedFromLastKF->GetDeltaRotation(mpLastKeyFrame->GetImuBias()));
// 位移 // 位移 公式可见Forster论文公式32，只是要变化一下，邱笑晨的那篇文档有详细推导
cv::Mat twb2 = twb1 + Vwb1*t12 + 0.5f*t12*t12*Gz+ Rwb1*mpImuPreintegratedFromLastKF->GetDeltaPosition(mpLastKeyFrame->GetImuBias()); cv::Mat twb2 = twb1 + Vwb1*t12 + 0.5f*t12*t12*Gz+ Rwb1*mpImuPreintegratedFromLastKF->GetDeltaPosition(mpLastKeyFrame->GetImuBias());
// 速度 // 速度 公式可见Forster论文公式32，只是要变化一下，邱笑晨的那篇文档有详细推导
cv::Mat Vwb2 = Vwb1 + t12*Gz + Rwb1*mpImuPreintegratedFromLastKF->GetDeltaVelocity(mpLastKeyFrame->GetImuBias()); cv::Mat Vwb2 = Vwb1 + t12*Gz + Rwb1*mpImuPreintegratedFromLastKF->GetDeltaVelocity(mpLastKeyFrame->GetImuBias());
// 设置当前帧的世界坐标系的相机位姿 // 设置当前帧的世界坐标系的相机位姿
mCurrentFrame.SetImuPoseVelocity(Rwb2,twb2,Vwb2); mCurrentFrame.SetImuPoseVelocity(Rwb2,twb2,Vwb2);
@ -1323,7 +1333,7 @@ bool Tracking::PredictStateIMU()
const cv::Mat Rwb1 = mLastFrame.GetImuRotation(); const cv::Mat Rwb1 = mLastFrame.GetImuRotation();
const cv::Mat Vwb1 = mLastFrame.mVw; const cv::Mat Vwb1 = mLastFrame.mVw;
const cv::Mat Gz = (cv::Mat_<float>(3,1) << 0,0,-IMU::GRAVITY_VALUE); const cv::Mat Gz = (cv::Mat_<float>(3,1) << 0,0,-IMU::GRAVITY_VALUE);
// ? mpImuPreintegratedFrame是当前帧上一帧，未必是关键帧的图像帧？ // mpImuPreintegratedFrame是当前帧上一帧，不一定是关键帧
const float t12 = mCurrentFrame.mpImuPreintegratedFrame->dT; const float t12 = mCurrentFrame.mpImuPreintegratedFrame->dT;
cv::Mat Rwb2 = IMU::NormalizeRotation(Rwb1*mCurrentFrame.mpImuPreintegratedFrame->GetDeltaRotation(mLastFrame.mImuBias)); cv::Mat Rwb2 = IMU::NormalizeRotation(Rwb1*mCurrentFrame.mpImuPreintegratedFrame->GetDeltaRotation(mLastFrame.mImuBias));
@ -1727,9 +1737,10 @@ void Tracking::Track()
} }
} }
} }
else if (mState == LOST) else if (mState == LOST) // 上一帧为最近丢失且重定位失败时
{ {
// Step 6.6 如果是LOST状态 // Step 6.6 如果是LOST状态
// 开启一个新地图
Verbose::PrintMess("A new map is started...", Verbose::VERBOSITY_NORMAL); Verbose::PrintMess("A new map is started...", Verbose::VERBOSITY_NORMAL);
if (pCurrentMap->KeyFramesInMap()<10) if (pCurrentMap->KeyFramesInMap()<10)
@ -1740,7 +1751,7 @@ void Tracking::Track()
}else }else
// 当前地图中关键帧数目超过10，创建新地图 // 当前地图中关键帧数目超过10，创建新地图
CreateMapInAtlas(); CreateMapInAtlas();
// 干掉上一个关键帧
if(mpLastKeyFrame) if(mpLastKeyFrame)
mpLastKeyFrame = static_cast<KeyFrame*>(NULL); mpLastKeyFrame = static_cast<KeyFrame*>(NULL);
@ -1758,7 +1769,7 @@ void Tracking::Track()
#endif #endif
} }
else else // 纯定位模式，时间关系暂时不看 TOSEE
{ {
// Localization Mode: Local Mapping is deactivated (TODO Not available in inertial mode) // Localization Mode: Local Mapping is deactivated (TODO Not available in inertial mode)
// 只进行跟踪tracking，局部地图不工作 // 只进行跟踪tracking，局部地图不工作
@ -1856,12 +1867,18 @@ void Tracking::Track()
} }
} }
// 将最新的关键帧作为当前帧的参考关键帧 // 将最新的关键帧作为当前帧的参考关键帧
// mpReferenceKF先是上一时刻的参考关键帧，如果当前为新关键帧则变成当前关键帧，如果不是新的关键帧则先为上一帧的参考关键帧，而后经过更新局部关键帧重新确定
if(!mCurrentFrame.mpReferenceKF) if(!mCurrentFrame.mpReferenceKF)
mCurrentFrame.mpReferenceKF = mpReferenceKF; mCurrentFrame.mpReferenceKF = mpReferenceKF;
// If we have an initial estimation of the camera pose and matching. Track the local map. // If we have an initial estimation of the camera pose and matching. Track the local map.
// Step 7 在跟踪得到当前帧初始姿态后，现在对local map进行跟踪得到更多的匹配，并优化当前位姿 // Step 7 在跟踪得到当前帧初始姿态后，现在对local map进行跟踪得到更多的匹配，并优化当前位姿
// 前面只是跟踪一帧得到初始位姿，这里搜索局部关键帧、局部地图点，和当前帧进行投影匹配，得到更多匹配的MapPoints后进行Pose优化 // 前面只是跟踪一帧得到初始位姿，这里搜索局部关键帧、局部地图点，和当前帧进行投影匹配，得到更多匹配的MapPoints后进行Pose优化
// 在帧间匹配得到初始的姿态后，现在对local map进行跟踪得到更多的匹配，并优化当前位姿
// local map:当前帧、当前帧的MapPoints、当前关键帧与其它关键帧共视关系
// 前面主要是两两跟踪（恒速模型跟踪上一帧、跟踪参考帧），这里搜索局部关键帧后搜集所有局部MapPoints，
// 然后将局部MapPoints和当前帧进行投影匹配，得到更多匹配的MapPoints后进行Pose优化
// If we have an initial estimation of the camera pose and matching. Track the local map.
if(!mbOnlyTracking) if(!mbOnlyTracking)
{ {
if(bOK) if(bOK)
@ -1890,13 +1907,31 @@ void Tracking::Track()
if(bOK && !mbVO) if(bOK && !mbVO)
bOK = TrackLocalMap(); bOK = TrackLocalMap();
} }
// 到此为止跟踪确定位姿阶段结束，下面开始做收尾工作和为下一帧做准备
// 查看到此为止时的两个状态变化
// bOK的历史变化---上一帧跟踪成功---当前帧跟踪成功---局部地图跟踪成功---true -->OK 1 跟踪局部地图成功
// \ \ \---局部地图跟踪失败---false
// \ \---当前帧跟踪失败---false
// \---上一帧跟踪失败---重定位成功---局部地图跟踪成功---true -->OK 2 重定位
// \ \---局部地图跟踪失败---false
// \---重定位失败---false
//
// mState的历史变化---上一帧跟踪成功---当前帧跟踪成功---局部地图跟踪成功---OK -->OK 1 跟踪局部地图成功
// \ \ \---局部地图跟踪失败---OK -->OK 3 正常跟踪
// \ \---当前帧跟踪失败---非OK
// \---上一帧跟踪失败---重定位成功---局部地图跟踪成功---非OK
// \ \---局部地图跟踪失败---非OK
// \---重定位失败---非OK（传不到这里，因为直接return了）
// 由上图可知当前帧的状态OK的条件是跟踪局部地图成功，重定位或正常跟踪都可
// Step 8 根据上面的操作来判断是否追踪成功 // Step 8 根据上面的操作来判断是否追踪成功
if(bOK) if(bOK)
// 此时还OK才说明跟踪成功了 // 此时还OK才说明跟踪成功了
mState = OK; mState = OK;
else if (mState == OK) else if (mState == OK) // 由上图可知只有当正常跟踪成功，但局部地图跟踪失败时执行
{ {
// 带有IMU时状态变为最近丢失，否则直接丢失
if (mSensor == System::IMU_MONOCULAR || mSensor == System::IMU_STEREO) if (mSensor == System::IMU_MONOCULAR || mSensor == System::IMU_STEREO)
{ {
Verbose::PrintMess("Track lost for less than one second...", Verbose::VERBOSITY_NORMAL); Verbose::PrintMess("Track lost for less than one second...", Verbose::VERBOSITY_NORMAL);
@ -1931,6 +1966,7 @@ void Tracking::Track()
pF->mpPrevFrame = new Frame(mLastFrame); pF->mpPrevFrame = new Frame(mLastFrame);
// Load preintegration // Load preintegration
// 构造预积分处理器
pF->mpImuPreintegratedFrame = new IMU::Preintegrated(mCurrentFrame.mpImuPreintegratedFrame); pF->mpImuPreintegratedFrame = new IMU::Preintegrated(mCurrentFrame.mpImuPreintegratedFrame);
} }
@ -1938,14 +1974,14 @@ void Tracking::Track()
{ {
if(bOK) // 跟踪成功 if(bOK) // 跟踪成功
{ {
// 当前帧距离上次重定位帧刚好等于1s，重置IMU // 当前帧距离上次重定位帧刚好等于1s，重置IMU（还未实现 TODO）
if(mCurrentFrame.mnId==(mnLastRelocFrameId+mnFramesToResetIMU)) if(mCurrentFrame.mnId==(mnLastRelocFrameId+mnFramesToResetIMU))
{ {
cout << "RESETING FRAME!!!" << endl; cout << "RESETING FRAME!!!" << endl;
ResetFrameIMU(); ResetFrameIMU();
} }
else if(mCurrentFrame.mnId>(mnLastRelocFrameId+30)) else if(mCurrentFrame.mnId>(mnLastRelocFrameId+30))
mLastBias = mCurrentFrame.mImuBias; mLastBias = mCurrentFrame.mImuBias; // 没啥用，后面会重新赋值后传给普通帧
} }
} }
@ -1954,7 +1990,21 @@ void Tracking::Track()
mpFrameDrawer->Update(this); mpFrameDrawer->Update(this);
if(!mCurrentFrame.mTcw.empty()) if(!mCurrentFrame.mTcw.empty())
mpMapDrawer->SetCurrentCameraPose(mCurrentFrame.mTcw); mpMapDrawer->SetCurrentCameraPose(mCurrentFrame.mTcw);
// 查看到此为止时的两个状态变化
// bOK的历史变化---上一帧跟踪成功---当前帧跟踪成功---局部地图跟踪成功---true
// \ \ \---局部地图跟踪失败---false
// \ \---当前帧跟踪失败---false
// \---上一帧跟踪失败---重定位成功---局部地图跟踪成功---true
// \ \---局部地图跟踪失败---false
// \---重定位失败---false
// mState的历史变化---上一帧跟踪成功---当前帧跟踪成功---局部地图跟踪成功---OK
// \ \ \---局部地图跟踪失败---非OK（IMU时为RECENTLY_LOST）
// \ \---当前帧跟踪失败---非OK(地图超过10个关键帧时 RECENTLY_LOST)
// \---上一帧跟踪失败(RECENTLY_LOST)---重定位成功---局部地图跟踪成功---OK
// \ \ \---局部地图跟踪失败---LOST
// \ \---重定位失败---LOST（传不到这里，因为直接return了）
// \--上一帧跟踪失败(LOST)--LOST（传不到这里，因为直接return了）
// Step 9 如果跟踪成功 或 最近刚刚跟丢，更新速度，清除无效地图点，按需创建关键帧 // Step 9 如果跟踪成功 或 最近刚刚跟丢，更新速度，清除无效地图点，按需创建关键帧
if(bOK || mState==RECENTLY_LOST) if(bOK || mState==RECENTLY_LOST)
{ {
@ -1971,7 +2021,7 @@ void Tracking::Track()
else else
// 否则速度为空 // 否则速度为空
mVelocity = cv::Mat(); mVelocity = cv::Mat();
// 使用IMU积分的位姿显示
if(mSensor == System::IMU_MONOCULAR || mSensor == System::IMU_STEREO) if(mSensor == System::IMU_MONOCULAR || mSensor == System::IMU_STEREO)
mpMapDrawer->SetCurrentCameraPose(mCurrentFrame.mTcw); mpMapDrawer->SetCurrentCameraPose(mCurrentFrame.mTcw);
@ -2066,7 +2116,15 @@ void Tracking::Track()
// 保存上一帧的数据,当前帧变上一帧 // 保存上一帧的数据,当前帧变上一帧
mLastFrame = Frame(mCurrentFrame); mLastFrame = Frame(mCurrentFrame);
} }
// 查看到此为止
// mState的历史变化---上一帧跟踪成功---当前帧跟踪成功---局部地图跟踪成功---OK
// \ \ \---局部地图跟踪失败---非OK（IMU时为RECENTLY_LOST）
// \ \---当前帧跟踪失败---非OK(地图超过10个关键帧时 RECENTLY_LOST)
// \---上一帧跟踪失败(RECENTLY_LOST)---重定位成功---局部地图跟踪成功---OK
// \ \ \---局部地图跟踪失败---LOST
// \ \---重定位失败---LOST（传不到这里，因为直接return了）
// \--上一帧跟踪失败(LOST)--LOST（传不到这里，因为直接return了）
// last.记录位姿信息，用于轨迹复现
// Step 11 记录位姿信息，用于最后保存所有的轨迹 // Step 11 记录位姿信息，用于最后保存所有的轨迹
if(mState==OK || mState==RECENTLY_LOST) if(mState==OK || mState==RECENTLY_LOST)
{ {