当前位置：首页 > news >正文

ORBSLAM的LocalMapping模块和Tracking模块的接口讲解

news 2025/11/15 14:43:24

Track线程和 LocalMapping 线程的交互(很多人在读代码的时候发现这个疑问，它们是怎么交互的?)。下面给出它们的关系，供大家理解整体系统的。

在ORBSLAM系统中，主流的是Track线程，它能够跟踪每一帧的图像（里面有点和线段等等特征）。在完成一个图像匹配后，如果这一帧是KeyFrame的时候，会调用InsertKeyFrame()。它自动调用LocalMapping线程，这个线程在LocalMapping.h中，可以看到它所有的实现
下图给出具体的流程：

Tracking 线程|| 1. InsertKeyFrame(pKF)v
LocalMapping::InsertKeyFrame()|| 2. push 到队列 mvpNewKeyFrames|    设置 mbAbortBA=true（打断优化）|| 3. 唤醒 LocalMapping 线程v
LocalMapping::Run()|| 4. 等待队列非空 → ProcessNewKeyFrame()|| 5. MapPointCulling()|| 6. CreateNewMapPoints()|| 7. Local BA (OptimizeLocalMap)

LocalMapping这个类，维持一个基本的地图，它用于后续的Tracking.

对于LocalMapping具体实现如下：
Step 1 — Tracking 决定插入关键帧(Track.cc)：
当 Tracking 判断需要新增关键帧（insertKF = true）

if (NeedNewKeyFrame())
{CreateNewKeyFrame();
}

关键帧创建后:

mpLocalMapper->InsertKeyFrame(pKF);

Step 2 — LocalMapping::InsertKeyFrame()(LocalMapping.cc)
这是“唤醒 LocalMapping 的入口”:

void LocalMapping::InsertKeyFrame(KeyFrame *pKF)
{unique_lock<mutex> lock(mMutexNewKFs);mvpNewKeyFrames.push_back(pKF);// 这句非常关键：打断当前 Local BAmbAbortBA = true;// 唤醒 LocalMapping::Run()
}

注意：没有显式的 notify() 或 condition_variable
LocalMapping 线程是通过“检查队列是否为空”来间接唤醒的

Step 3 — LocalMapping线程的主循环等待新关键帧(LocalMapping.cc)

void LocalMapping::Run()
{while (1){// 如果有新 KeyFrame，处理它if (CheckNewKeyFrames()){ProcessNewKeyFrame();MapPointCulling();CreateNewMapPoints();if (!CheckNewKeyFrames())OptimizeLocalMap();MapPointCulling();}else if (StopRequested()){// 等待 Tracking 或 LoopClosing 解除暂停while (isStopped() && !CheckFinish()) usleep(3000);}// small sleep 避免死循环占 CPUusleep(3000);}
}

LocalMapping 其实是一个忙等 + sleep 的线程，没有 wait/notify

Step 4 — CheckNewKeyFrames() 负责“检查是否被唤醒”

bool LocalMapping::CheckNewKeyFrames()
{unique_lock<mutex> lock(mMutexNewKFs);return(!mvpNewKeyFrames.empty());
}

只要 Tracking 推入了一个 KeyFrame，LocalMapping 下次循环就会醒来.

Step 5 — ProcessNewKeyFrame()（正式处理关键帧）

void LocalMapping::ProcessNewKeyFrame()
{// 取出队列中的第一个 KeyFrame{unique_lock<mutex> lock(mMutexNewKFs);mpCurrentKeyFrame = mvpNewKeyFrames.front();mvpNewKeyFrames.pop_front();}// 更新共视图、生成BoW、添加到地图等
}

Step 6 — MapPointCulling()
剔除短生命周期点。

Step 7 — CreateNewMapPoints()（真正的三角化步骤）
这里可以插入你自己的点生成逻辑

Step 8 — OptimizeLocalMap()（Local BA)
本地优化完成后再进行一次点剔除

最终完整顺序

Tracking::Track()└─> NeedNewKeyFrame()└─> CreateNewKeyFrame()└─> LocalMapping::InsertKeyFrame(pKF)LocalMapping::Run()└─> CheckNewKeyFrames()└─> ProcessNewKeyFrame()└─> MapPointCulling()└─> CreateNewMapPoints()└─> OptimizeLocalMap()└─> MapPointCulling()

LocalMapping 是如何“被唤醒”的？（非常重要）

不是用条件变量，而是：

✔ Tracking 写队列
✔ LocalMapping 读队列
✔ LocalMapping 每 3ms 唤醒检查一次

这是个典型的 producer-consumer 模式，但使用了忙等+sleep，而不是 wait/notify。具体伪代码如下

Tracking thread:InsertKeyFrame => push 到队列LocalMapping thread:while(true):if (queue 非空):处理 KeyFramesleep(3ms)

具体的实现如下：

Tracking.cc└─> mpLocalMapper->InsertKeyFrame(pKF)LocalMapping.cc├─> InsertKeyFrame()      ← producer: push into mvpNewKeyFrames├─> CheckNewKeyFrames()   ← consumer: queue non-empty?└─> Run()                 ← consumer thread loop (busy wait)while(1) {if(CheckNewKeyFrames()) { ... }usleep(3000);}