PCL库学习笔记（为点云上色的几种方法详解）-白红宇

PCL库学习笔记（为点云上色的几种方法详解）

阅读量：4048 次

发布时间：2019-05-25

本文共 8173 字，大约阅读时间需要 27 分钟。

近段时间在学习PCL库，在点云上色的问题中进行了一个小总结。分别实现了一下几个功能：

1. 显示点云自带的颜色信息；

2. 根据点云的某个属性进行上色（例如：X,Y,Z等方向上不同颜色）；
3. 自定义单一颜色（给某个点云显示同一个颜色）；
4. 随机上色（由编译器随机给点云分配单一颜色）；
5. 显示点云的法线方向和法向量；

下文会分别介绍上述功能的实现，并提供代码示例：

1、显示点云自带的颜色信息（PointCloudColorHandlerRGBField）

boost::shared_ptr
   
     colorHandler(pcl::PointCloud
    
     ::Ptr cloud){
   	boost::shared_ptr
     
       viewer(new pcl::visualization::PCLVisualizer("3D Cloud"));	pcl::visualization::PointCloudColorHandlerRGBField
      
        rgb(cloud);	viewer->addPointCloud(cloud, rgb, "sample cloud");	return viewer;}

这里用到了一个类 “PointCloudColorHandlerRGBField” 实际上用这种方法显示点云的自带颜色信息，感觉有点多此一举。可以直接 “viewer->addPointCloud(cloud, “sample cloud”);” 就能实现上述功能。为什么会有这个功能，大家可以尝试用这种方法能否将两个点数相同的不同类型点云，将其中一个点云的颜色赋到另一个点云上进行显示？

2. 根据点云的某个属性进行上色（PointCloudColorHandlerGenericField）；

boost::shared_ptr
   
     genericHandler(pcl::PointCloud
    
     ::Ptr cloud){
   	boost::shared_ptr
     
       viewer(new pcl::visualization::PCLVisualizer("3D Cloud"));	pcl::visualization::PointCloudColorHandlerGenericField
      
        rgb(cloud, "y");	viewer->addPointCloud(cloud, rgb, "sample cloud");	return viewer;}

相信很容易能找到题为“为点云沿着x方向赋予不同颜色”的解决办法，就是利用类“PointCloudColorHandlerGenericField” ，上述代码展示了沿 “y” 方向的渐变上色。那这种方法是否只适用于XYZ方向？其他属性例如曲率，法线等特征是否也可以实现？结果是肯定的，解释如下：

首先我先找到了参数“y”传到了什么地方，通过定位到内部函数如下：

// Get the index we need    for (size_t d = 0; d < cloud.fields.size (); ++d)      if (cloud.fields[d].name == field_name)        return (static_cast
   
    (d));    return (-1);

其中 field_name 就是 “y” 传入的地方，代码实现的功能明显就是从 “cloud.fields” 这个数组中，找到名为 “y” 的编号。那也就是说找到 cloud.fields 就能知道到底还可以传入什么参数？

为了说明这个问题再看一段代码：

#include 
   
    #include 
    
     #include 
     
      #include 
      
       int main() {
   	pcl::PCLPointCloud2 cloud;	pcl::PCDReader reader;	reader.readHeader("C:\\Users\\13427\\Desktop\\test.pcd", cloud);	for (int i = 0; i < cloud.fields.size(); i++)	{
   		std::cout << cloud.fields[i].name << std::endl;	}	return 0;}

输出为：

xyznormal_xnormal_ynormal_zrgbpsz

再打开代码中使用到的PCD文件如下：

好的，看到这个图就瞬间明白了，就不多说了。所以按照属性赋值颜色的方法，其关键字可以是点云类型中的任何一个属性。所以，按照曲率，法线，反射强度等特征进行上色工作就能够实现了。

3. 自定义单一颜色（PointCloudColorHandlerCustom）

boost::shared_ptr
   
     customHandler(pcl::PointCloud
    
     ::Ptr cloud){
   	boost::shared_ptr
     
       viewer(new pcl::visualization::PCLVisualizer);	pcl::visualization::PointCloudColorHandlerCustom
      
        rgb(cloud, 0, 255, 255);	viewer->addPointCloud(cloud, rgb, "sample cloud");	return viewer;}

这个类的功能就是为同一个点云中的点赋予相同的颜色，用于区分同一个窗口中的不同点云。值得注意的是，其中 rgb 的取值范围不是 [0, 1] 而是 [0, 255]，不然出来的点云是黑色的。

4. 随机上色（PointCloudColorHandlerRandom）

boost::shared_ptr
   
     randomHandler(pcl::PointCloud
    
     ::Ptr cloud){
   	boost::shared_ptr
     
       viewer(new pcl::visualization::PCLVisualizer);	pcl::visualization::PointCloudColorHandlerRandom
      
        rgb(cloud);	viewer->addPointCloud(cloud, rgb, "sample cloud");	return viewer;}

就不再赘述，前面明白了，这都容易了

5. 显示点云的法线方向和法向量（addPointCloudNormals）

boost::shared_ptr
   
     normalHandler						(pcl::PointCloud
    
     ::Ptr cloud, pcl::PointCloud
     
      ::Ptr cloud1){
   	boost::shared_ptr
      
        viewer(new pcl::visualization::PCLVisualizer);	pcl::visualization::PointCloudColorHandlerGenericField
       
         rgb(cloud, "z");	viewer->addPointCloud(cloud, rgb, "sample cloud");	viewer->addPointCloudNormals
        
         (cloud, cloud1, 10, 0.05, "normals"); return viewer;}

总之，还是要多写，多总结，多深入。虽然写了也可能记不住，但是重复几次说不定就记住了嘞。前车之鉴，复制粘贴一时爽，到头来啥也不会。

最后上一个总的代码：

/* \author Geoffrey Biggs */#include 
   
    #include 
    
     #include 
     
      #include 
      
       #include 
       
        #include 
        
         #include 
         
          #include 
          
           // 帮助voidprintUsage(const char* progName){ std::cout << "\n\nUsage: " << progName << " [options]\n\n" << "Options:\n" << "-------------------------------------------\n" << "-s PointCloudColorHandlerRGBField example\n" << "-g PointCloudColorHandlerGenericField example\n" << "-c PointCloudColorHandlerCustom example\n" << "-r PointCloudColorHandlerRandom example\n" << "-n Normal visulization example\n" << "\n\n";}boost::shared_ptr
           
             colorHandler(pcl::PointCloud
            
             ::Ptr cloud){ boost::shared_ptr
             
               viewer(new pcl::visualization::PCLVisualizer("3D Cloud")); pcl::visualization::PointCloudColorHandlerRGBField
              
                rgb(cloud); viewer->addPointCloud(cloud, rgb, "sample cloud"); return viewer;}boost::shared_ptr
               
                 genericHandler(pcl::PointCloud
                
                 ::Ptr cloud){ boost::shared_ptr
                 
                   viewer(new pcl::visualization::PCLVisualizer("3D Cloud")); pcl::visualization::PointCloudColorHandlerGenericField
                  
                    rgb(cloud, "y"); viewer->addPointCloud(cloud, rgb, "sample cloud"); return viewer;}boost::shared_ptr
                   
                     customHandler(pcl::PointCloud
                    
                     ::Ptr cloud){ boost::shared_ptr
                     
                       viewer(new pcl::visualization::PCLVisualizer); pcl::visualization::PointCloudColorHandlerCustom
                      
                        rgb(cloud, 0, 255, 255); viewer->addPointCloud(cloud, rgb, "sample cloud"); return viewer;}boost::shared_ptr
                       
                         randomHandler(pcl::PointCloud
                        
                         ::Ptr cloud){ boost::shared_ptr
                         
                           viewer(new pcl::visualization::PCLVisualizer); pcl::visualization::PointCloudColorHandlerRandom
                          
                            rgb(cloud); viewer->addPointCloud(cloud, rgb, "sample cloud"); return viewer;}boost::shared_ptr
                           
                             normalHandler (pcl::PointCloud
                            
                             ::Ptr cloud, pcl::PointCloud
                             
                              ::Ptr cloud1){ boost::shared_ptr
                              
                                viewer(new pcl::visualization::PCLVisualizer); pcl::visualization::PointCloudColorHandlerGenericField
                               
                                 rgb(cloud, "z"); viewer->addPointCloud(cloud, rgb, "sample cloud"); viewer->addPointCloudNormals
                                
                                 (cloud, cloud1, 10, 0.05, "normals"); return viewer;}// -----Main-----intmain(int argc, char** argv){ // 解析命令行参数 printUsage(argv[0]); std::cout << "Input your commend: "; std::string commend; getline(cin, commend); bool simple(false), rgb(false), custom_c(false), normals(false),shapes(false); if (commend == "-s") { simple = true; } else if (commend == "-g") { rgb = true; } else if (commend == "-c") { custom_c = true; } else if (commend == "-r") { normals = true; } else if (commend == "-n") { shapes = true; } // 自行创建一随机点云 pcl::PointCloud
                                 
                                  ::Ptr basic_cloud_ptr(new pcl::PointCloud
                                  
                                   ); pcl::PointCloud
                                   
                                    ::Ptr point_cloud_ptr(new pcl::PointCloud
                                    
                                     ); std::cout << "Genarating example point clouds.\n\n"; // 以椭圆为边线沿z轴拉伸获取其点云，并赋予红绿蓝渐变色。 uint8_t r(255), g(15), b(15); for (float z(-1.0); z <= 1.0; z += 0.05) { for (float angle(0.0); angle <= 360.0; angle += 5.0) { pcl::PointXYZ basic_point; basic_point.x = 0.5 * cosf(pcl::deg2rad(angle)); basic_point.y = sinf(pcl::deg2rad(angle)); basic_point.z = z; basic_cloud_ptr->points.push_back(basic_point); pcl::PointXYZRGB point; point.x = basic_point.x; point.y = basic_point.y; point.z = basic_point.z; uint32_t rgb = (static_cast
                                     
                                      (r) << 16 | static_cast
                                      
                                       (g) << 8 | static_cast
                                       
                                        (b)); point.rgb = *reinterpret_cast
                                        
                                         (&rgb); point_cloud_ptr->points.push_back(point); } if (z < 0.0) { r -= 12; g += 12; } else { g -= 12; b += 12; } } basic_cloud_ptr->width = (int)basic_cloud_ptr->points.size(); basic_cloud_ptr->height = 1; point_cloud_ptr->width = (int)point_cloud_ptr->points.size(); point_cloud_ptr->height = 1; // 0.05为搜索半径获取点云法线 pcl::NormalEstimation
                                         
                                           ne; ne.setInputCloud(point_cloud_ptr); pcl::search::KdTree
                                          
                                           ::Ptr tree(new pcl::search::KdTree
                                           
                                            ()); ne.setSearchMethod(tree); pcl::PointCloud
                                            
                                             ::Ptr cloud_normals1(new pcl::PointCloud
                                             
                                              ); ne.setRadiusSearch(0.05); ne.compute(*cloud_normals1); // 0.1为搜索半径获取点云法线 pcl::PointCloud
                                              
                                               ::Ptr cloud_normals2(new pcl::PointCloud
                                               
                                                ); ne.setRadiusSearch(0.1); ne.compute(*cloud_normals2); boost::shared_ptr
                                                
                                                  viewer; if (simple) { viewer = colorHandler(point_cloud_ptr); } else if (rgb) { viewer = genericHandler(basic_cloud_ptr); } else if (custom_c) { viewer = customHandler(basic_cloud_ptr); } else if (normals) { viewer = randomHandler(basic_cloud_ptr); } else if (shapes) { viewer = normalHandler(basic_cloud_ptr, cloud_normals1); } viewer->setBackgroundColor(1, 1, 1); viewer->addCoordinateSystem(1.0); viewer->setPointCloudRenderingProperties(pcl::visualization::PCL_VISUALIZER_POINT_SIZE, 3, "sample cloud"); viewer->initCameraParameters(); // 主循环 while (!viewer->wasStopped()) { viewer->spinOnce(100); boost::this_thread::sleep(boost::posix_time::microseconds(100000)); }}

转载地址：http://avyci.baihongyu.com/

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