手把手带你死磕ORBSLAM3源代码(二）stereo_inertial_realsense_D435i.cc调用导入库详解

一.简介

??? stereo_inertial_realsense_D435i.cc代码位于Examples目录下的Stereo-Inertial文件夹。

??? 采用双目惯导实现，硬件采用realsenseD435i相机。

??? 相机照片如下：

二.代码死磕

2.1代码导入

#include <signal.h>
#include <stdlib.h>
#include <iostream>
#include <algorithm>
#include <fstream>
#include <chrono>
#include <ctime>
#include <sstream>

#include <condition_variable>

#include <opencv2/core/core.hpp>

#include <librealsense2/rs.hpp>
#include "librealsense2/rsutil.h"

#include <System.h>

2.1.1 signal介绍

??? signal.h是C语言标准库中的一部分，它提供了处理程序运行期间引发的各种异常条件的功能。这个库包含了处理信号的函数，信号是用于进程间通信的一种机制，可以报告异常行为（如除零）或用户的一些按键组合（如同时按下Ctrl与C键，产生信号SIGINT）。

??? signal.h函数包括signal()，决定了如何处理后续的信号。如果handler的值是SIG_DFL，则采用由实现定义的默认行为；如果handler的值是SIG_IGN，则忽略该信号；否则，调用handler指向的函数(以信号作为参数)。当随后碰到信号sig时，该信号将恢复为默认行为，随后调用信号处理程序，就好像由(*handler)(sig)调用的一样。

2.1.2 stdlib介绍

??? stdlib.h是C和C++编程语言中的一个标准库文件，全称为“Standard Library”（标准库）。它包含了C和C++语言中最常用的系统函数，这些函数可用于内存分配、随机数生成、字符串操作等多种操作。

??? stdlib.h中定义了五种类型，包括size_t、wchar_t、div_t、ldiv_t和lldiv_t，以及一些宏，如EXIT_FAILURE、EXIT_SUCCESS、RAND_MAX和MB_CUR_MAX等。同时，stdlib.h库中提供了许多实用的函数，如malloc()和free()用于动态内存分配和释放，rand()和srand()用于生成随机数，atoi()等函数用于字符串转换。

??? 总的来说，stdlib.h库在C/C++编程中起着重要的作用，可以大大简化编程过程，并提高代码的运行效率。

2.1.3 iostream介绍

??? iostream是C++中用于输入输出的库，它包括istream和ostream两个类型，分别表示输入流和输出流。流是指从某种IO设备上读出或写入的字符序列。在iostream库中，标准库定义了4个IO对象，处理输入时使用命名为cin的istream类型对象，这个对象也称为标准输入。处理输出时使用命名为cout的ostream类型对象，这个对象也称为标准输出。此外，iostream库还定义了另外两个ostream对象，分别命名为cerr和clog。

2.1.4 algorithm介绍

? #include <algorithm>是C++标准库中的一个头文件，它包含了大量的标准模板库（STL）算法。这些算法用于对容器（如数组、向量、列表等）中的元素进行排序、查找、替换、合并等操作。

在<algorithm>头文件中，常见的算法包括：

1. 排序算法：如std::sort、std::stable_sort、std::partial_sort等，用于对容器中的元素进行排序。
2. 查找算法：如std::find、std::find_if、std::find_if_not等，用于在容器中查找特定的元素。
3. 替换算法：如std::replace、std::replace_if等，用于替换容器中满足特定条件的元素。
4. 合并算法：如std::merge，用于合并两个已排序的容器。
5. 其他常用算法：如std::reverse（反转容器中的元素）、std::rotate（旋转容器中的元素）、std::partition（根据条件对容器进行划分）等。

使用这些算法可以大大简化代码，提高代码的可读性和可维护性。在使用这些算法时，通常需要提供一个迭代器范围（即起始迭代器和结束迭代器），以及一个用于比较元素大小的函数（如std::less<int>）。

2.1.5 fstream介绍

#include <fstream>是C++标准库中的一个头文件，它提供了文件流的功能，用于对文件进行读写操作。

在<fstream>头文件中，定义了三种类型的文件流：

1. std::ifstream：输入文件流，用于从文件中读取数据。
2. std::ofstream：输出文件流，用于向文件中写入数据。
3. std::fstream：输入/输出文件流，既可用于读取数据，也可用于写入数据。

使用这些文件流，可以打开、读取、写入和关闭文件。例如，以下是一个简单的示例，演示如何使用std::ifstream从文件中读取数据：

#include <iostream>  
#include <fstream>  
#include <string>  
  
int main() {  
    std::ifstream file("example.txt"); // 打开文件  
    if (file.is_open()) { // 检查文件是否成功打开  
        std::string line;  
        while (std::getline(file, line)) { // 逐行读取文件内容  
            std::cout << line << std::endl; // 输出每一行内容  
        }  
        file.close(); // 关闭文件  
    } else {  
        std::cerr << "Failed to open file" << std::endl; // 文件打开失败  
    }  
    return 0;  
}

2.1.6 chrono介绍

#include <chrono>是C++标准库中的一个头文件，它提供了时间相关的功能和类。这个头文件提供了高精度计时器的支持，可以用于测量代码执行时间、延迟、时间间隔等。

在<chrono>头文件中，主要提供了以下几个方面的功能：

1. 时间点：std::chrono::system_clock::time_point表示一个绝对时间点，使用系统时钟的历元来表示。
2. 时间间隔：std::chrono::duration表示一段时间间隔，可以表示任何类型的时间单位（如秒、毫秒、微秒等），并可以与时间点进行加减运算。
3. 时间流：std::chrono::time_point_cast和std::chrono::duration_cast可以将时间点或时间间隔转换为指定的时间单位。
4. 计时器：std::chrono::high_resolution_clock是一个高精度计时器，可以用于测量代码执行时间。

以下是一个简单的示例，演示如何使用<chrono>头文件测量代码执行时间：

#include <iostream>  
#include <chrono>  
  
int main() {  
    auto start = std::chrono::high_resolution_clock::now(); // 记录开始时间  
    // 执行需要计时的代码  
    // ...  
    auto end = std::chrono::high_resolution_clock::now(); // 记录结束时间  
    std::chrono::duration<double> elapsed = end - start; // 计算执行时间  
    std::cout << "Elapsed time: " << elapsed.count() << " seconds" << std::endl; // 输出执行时间  
    return 0;  
}

2.1.7 ctime介绍

#include <ctime>是C++标准库中的一个头文件，它提供了与时间相关的函数和数据类型。这个头文件主要用于获取和操作系统时间。

在<ctime>头文件中，主要提供了以下几个方面的功能：

1. 时间获取：std::time()函数用于获取当前的系统时间，返回一个表示当前时间的time_t类型的值。
2. 时间转换：std::gmtime()函数用于将一个time_t类型的值转换为对应的UTC时间，返回一个指向struct tm的指针。std::localtime()函数用于将一个time_t类型的值转换为对应的本地时间，返回一个指向structtm的指针。
3. 时间格式化：std::strftime()函数用于将时间格式化为指定的字符串，返回一个指向格式化后的字符串的指针。
4. 字符串解析：std::strptime()函数用于将格式化的字符串解析为时间，返回一个指向解析结果的指针。
5. 日期计算：std::mktime()函数用于将一个structtm结构体转换为对应的time_t类型的值。

以下是一个简单的示例，演示如何使用<ctime>头文件获取和格式化当前时间：

#include <iostream>  
#include <ctime>  
  
int main() {  
    time_t now = time(0); // 获取当前时间  
    struct tm *tm_now = localtime(&now); // 转换为本地时间  
    char time_str[50];  
    strftime(time_str, sizeof(time_str), "%Y-%m-%d %H:%M:%S", tm_now); // 格式化时间  
    std::cout << "Current time: " << time_str << std::endl; // 输出当前时间  
    return 0;  
}

2.1.8 sstream介绍

#include <sstream>是C++标准库中的一个头文件，它提供了字符串流（string stream）的功能，用于对字符串进行格式化和解析。

在<sstream>头文件中，主要提供了以下几个方面的功能：

1. 字符串流：std::stringstream类是一个字符串流，可以像其他流（如std::cout）一样进行读写操作。使用std::stringstream可以对字符串进行格式化、拼接、分割等操作。
2. 格式化：std::stringstream支持使用插入运算符（<<）将数据插入到流中，并使用提取运算符（>>）从流中提取数据。可以设置流的格式化选项，如浮点数的小数位数、整数基数等。
3. 字符串拼接：std::stringstream支持使用operator+进行字符串拼接，可以将两个字符串流连接起来。
4. 字符串分割：std::stringstream支持使用std::stringstream::getline()函数从流中读取一行数据，并使用std::stringstream::read()函数读取指定长度的数据。可以将字符串流中的数据分割成多个子串。

以下是一个简单的示例，演示如何使用<sstream>头文件将一个整数转换为字符串，并进行格式化：

#include <iostream>  
#include <sstream>  
  
int main() {  
    int number = 12345;  
    std::stringstream ss;  
    ss << std::setw(10) << std::setfill('0') << std::right << number;  
    std::string formattedNumber = ss.str();  
    std::cout << "Formatted number: " << formattedNumber << std::endl; // 输出结果为"000000012345"  
    return 0;  
}

2.1.9 condition_variable介绍

#include <condition_variable>是C++标准库中的一个头文件，它提供了条件变量的功能，用于在多线程编程中实现线程间的同步。

条件变量是一种同步机制，它允许一个或多个线程等待某个条件成立，直到其他线程通知它们条件已经满足。在C++中，std::condition_variable类提供了条件变量的接口。

std::condition_variable类具有以下主要成员函数：

1. wait()：阻塞当前线程，直到其他线程调用notify_one()或notify_all()函数。
2. wait_for()：阻塞当前线程一段时间，直到其他线程调用notify_one()或notify_all()函数。
3. wait_until()：阻塞当前线程直到到达指定的时间点，或者直到其他线程调用notify_one()或notify_all()函数。
4. notify_one()：唤醒一个正在等待的线程。
5. notify_all()：唤醒所有正在等待的线程。

使用条件变量时，通常需要配合互斥锁（如std::mutex）使用，以确保在访问共享数据时不会被其他线程同时访问。以下是一个简单的示例，演示了如何使用条件变量实现线程间的同步：

#include <iostream>  
#include <thread>  
#include <mutex>  
#include <condition_variable>  
  
std::mutex mtx;  
std::condition_variable cv;  
int count = 0;  
  
void increment() {  
    std::unique_lock<std::mutex> lock(mtx);  
    while (count < 10) {  
        std::cout << count << std::endl;  
        ++count;  
        cv.wait(lock); // 等待其他线程调用notify_one()或notify_all()  
    }  
    cv.notify_one(); // 通知一个正在等待的线程  
}  
  
void decrement() {  
    std::unique_lock<std::mutex> lock(mtx);  
    while (count > 0) {  
        --count;  
        cv.notify_one(); // 通知一个正在等待的线程  
        cv.wait(lock); // 等待其他线程调用notify_one()或notify_all()  
    }  
    cv.notify_all(); // 通知所有正在等待的线程  
}  
  
int main() {  
    std::thread incrementThread(increment);  
    std::thread decrementThread(decrement);  
    incrementThread.join();  
    decrementThread.join();  
    return 0;  
}

2.1.10 opencv2/core/core.hpp介绍

#include <opencv2/core/core.hpp> 是OpenCV库中的一个头文件，它包含了OpenCV核心功能模块的接口和类。OpenCV（Open Source Computer Vision Library）是一个开源的计算机视觉和机器学习库，广泛应用于图像处理、计算机视觉、机器学习等领域。

<opencv2/core/core.hpp> 提供了许多基本的数据结构和算法，用于图像处理和计算机视觉任务。以下是一些主要的功能和类：

1. Mat 类：这是OpenCV中最常用的数据结构，用于存储图像、矩阵等数据。它提供了许多操作和函数，如读取、写入、矩阵运算等。
2. Size 类：用于表示图像或矩阵的尺寸，可以通过 Size(width, height) 构造函数进行创建。
3. Point 类：用于表示二维或三维空间中的点，可以通过 Point(x, y) 构造函数进行创建。
4. Scalar 类：用于表示颜色或数值的标量，通常用于图像处理中的颜色转换和阈值操作。
5. Range 类：用于表示范围，常用于遍历图像或矩阵的一部分区域。
6. Algorithm 类：提供了一系列基本的机器学习算法和函数，如直方图计算、特征提取等。
7. Utility 类：提供了一些实用的工具函数，如数学运算、类型转换等。

<opencv2/core/core.hpp> 是OpenCV库的核心部分，许多其他的模块和功能都依赖于这个头文件。

2.1.11 librealsense2/rs.hpp介绍

#include <librealsense2/rs.hpp> 是一个用于包含 Intel RealSense 库的 C++ 头文件。RealSense 是 Intel 开发的一个用于计算机视觉的库，它允许计算机从摄像头捕获深度、彩色和红外等传感器数据，并对其进行处理和分析。

通过包含这个头文件，你可以使用 RealSense 库提供的各种功能和类。这些功能包括：

1. 深度传感器捕获：使用 Intel RealSense 摄像头捕获深度数据，生成三维点云数据。
2. 彩色和红外传感器捕获：捕获彩色和红外图像，用于颜色识别、物体检测等任务。
3. 传感器同步：同时捕获多个传感器的数据，如深度和彩色图像的同步。
4. 点云处理：对捕获的点云数据进行处理和分析，如滤波、分割、测量等。
5. 姿态估计：使用深度数据估计物体的姿态和位置。
6. 光照和颜色校准：对传感器数据进行校准，以获得更准确的结果。

2.1.12 librealsense2/rsutil.h介绍

#include "librealsense2/rsutil.h" 是 Intel RealSense 库中的一个头文件，用于提供一些实用工具和辅助功能。

rsutil.h 包含了一些用于处理 RealSense 数据的实用函数和辅助功能，例如：

1. 数据流管理：提供了用于管理 RealSense 数据流的函数，如开始和停止数据流、查询设备状态等。
2. 帧处理：提供了用于处理捕获的帧数据的函数，如获取帧数据、解码帧数据等。
3. 传感器控制：提供了用于控制 RealSense 摄像头传感器功能的函数，如设置传感器模式、配置传感器参数等。
4. 图像处理：提供了一些图像处理功能，如缩放、旋转、裁剪等。
5. 日志和调试：提供了用于记录日志和调试信息的函数，以便开发人员可以更好地了解程序运行情况。

通过使用 rsutil.h 中的函数和功能，你可以更方便地处理和控制 RealSense 摄像头捕获的数据，并进行相关的图像处理和分析任务。

2.1.13 System介绍

该库位于Include文件夹。

2.2代码总结

通过分析引用的库文件，可以总结如下：

1. 标准库：

   • #include <signal.h>：提供了信号处理功能，例如发送和接收信号。
   • #include <stdlib.h>：提供了各种常用的函数，如内存分配、随机数生成等。
   • #include <iostream>：提供了标准输入输出功能，允许程序从标准输入读取数据并写入标准输出。
   • #include <algorithm>：提供了各种算法，如排序、查找等。
   • #include <fstream>：提供了文件操作功能，允许程序读取和写入文件。
   • #include <chrono> 和 #include <ctime>：提供了日期和时间功能，包括获取当前时间、格式化日期等。
   • #include <sstream>：提供了字符串流的功能，可以方便地进行字符串格式化操作。

2. 条件变量库：

   • #include <condition_variable>：提供了条件变量的功能，用于实现线程间的同步。

3. OpenCV库：

   • #include <opencv2/core/core.hpp>：OpenCV的核心头文件，提供了图像处理、计算机视觉等功能。

4. RealSense库：

   • #include <librealsense2/rs.hpp> 和 #include "librealsense2/rsutil.h"：Intel RealSense库的头文件，用于捕捉和解析来自摄像头的深度、彩色、红外等传感器数据。

5. 自定义库：

   • #include <System.h>：一个自定义的头文件，可能提供系统级别的功能或定义，但具体内容需要查看该头文件的内容才能确定。