【激光雷达】认识点云库PCL

前言

激光雷达生成的点云数据通过可视化显示，是下图中的效果：

能看到激光雷达发射多线激光束（蓝色圆圈形纹），通过接收器进行处理加工，最好可视化展示出来。从图能看到车、行人、路灯杆、周围的建筑物等。

那么通过什么来处理这些点云数据呢？

答案是：PCL点云库

目录

简介

特征

PCL的代码库图

PCL项目由哪些开发的？

以下适合纯使用者，快速入门

以下适合开发者，快速入门

安装PCL

开发实践

简介

  PCL全称 Point Cloud Library，中文简称：点云库；这个库包含丰富的点云处理函数。点云库（PCL）是一个独立的，大规模的，开放的项目，用于2D / 3D图像和点云处理。

特征

• PCL是ROS（机器人操作系统）的3D处理主干。
• 点云库（PCL）可在许多操作系统上运行，并且预构建的二进制文件可用于Linux，Windows和Mac OSX。
• PCL是根据BSD许可条款发布的，可免费用于商业和研究用途。
• 为了简化开发，将PCL分为一系列较小的代码库，可以分别进行编译。
• PCL分为一系列模块化库，包含：filters、features、keypoints、registration、kdtree、segmentation、sample、consensus surface、recognition、visualization。

图中标注了常用的模块函数；

PCL库主要包括：点云获取、滤波、分割、配准、检索、特征提取、识别、追踪、曲面重建、可视化

PCL的代码库图

类似于Boost of C ++库。这是一个例子：

PCL项目由哪些开发的？

PCL开源项目，由来自许多不同组织的众多工程师和科学家开发的，分布在世界各地，包括：

以下适合纯使用者，快速入门

（如果开发者可以跳过，后面介绍）

API文档：http://docs.pointclouds.org/trunk/

如何找到不同版本的API呢？？

点击我来查找不同版本的API

用户论坛：http://www.pcl-users.org

以下适合开发者，快速入门

PCL开发者论坛：http://www.pcl-developers.org

PCL开源库地址：https://github.com/PointCloudLibrary/pcl

如果开发过程中遇到问题，可以在下面提问交流：

开发者教程：http://www.pointclouds.org/documentation/tutorials/

其他

PCL点云库的标志

PCL官方博客文章：http://www.pointclouds.org/blog/

安装PCL

Ubuntu系统

sudo add-apt-repository ppa:v-launchpad-jochen-sprickerhof-de/pcl
sudo apt-get update
sudo apt-get install libpcl-all

Linux系统

wget https://aur.archlinux.org/packages/pc/pcl/pcl.tar.gz
tar -xzf pcl.tar.gz
cd pcl
makepkg
sudo pacman -U pcl*.xz

安装好后，需要进行配置。参考官网：在自己的项目中使用PCL

开发实践

1）PCL点云读取和显示

dmeo1 基本的读取与显示

PCL中点云的显示主要有两个类：1. pcl::visualization::CloudViewer;  2. pcl::visualization::PCLVisualizer。

下面代码采用CloudViewer，读取点云数据的pcd文件：

#include <iostream> //标准输入输出流
#include <pcl/io/pcd_io.h> //PCL的PCD格式文件的输入输出头文件
#include <pcl/point_types.h> //PCL对各种格式的点的支持头文件
#include <pcl/visualization/cloud_viewer.h>  //引入cloud_viewer相关文件
 
int main(int argc, char** argv)
{
	pcl::PointCloud<pcl::PointXYZ>::Ptr cloud(new pcl::PointCloud<pcl::PointXYZ>); // 创建点云（指针）
          //读入PCD格式的文件，如果文件不存在，返回-1
	if (pcl::io::loadPCDFile<pcl::PointXYZ>("D:/PCL_TEST/velodyn_1.pcd", *cloud) == -1) 
	{
		PCL_ERROR("Couldn't read file test_pcd.pcd \n"); //文件不存在时，返回错误，终止程序。
		return (-1);
	}
	std::cout << "Loaded "
		<< cloud->width * cloud->height
		<< " data points from test_file.pcd with the following fields: "
		<< std::endl;
	for (size_t i = 0; i < cloud->points.size (); ++i) //通过for循环，显示所有的点  效率偏慢
		std::cout << "    " << cloud->points[i].x
		<< " " << cloud->points[i].y
		<< " " << cloud->points[i].z << std::endl;
	pcl::visualization::CloudViewer viewer("pcd viewer");   //建立CloudViewer 对象
	viewer.showCloud(cloud);   //窗口可视化显示
	system("pause");
	return (0);
}

pcl  是一个命名空间，跟std类似；PointCloud是类模板，<pcl::PointXYZ>是模板类实例化的类型。

其中PointXYZ可以替换为PointXYZRGB,、PointXYZRGBA等多种点云的格式。

D:/PCL_TEST/velodyn_1.pcd具有写自己文件放置的位置路径

demo2 基本读取与丰富地显示

pcl::visualization::PCLVisualizer

如果想要更加丰富的点云显示，如给点云添加颜色、显示点云中的法矢、在窗口中自己画图案、自定义视角的位置，可以采用pcl::visualization::PCLVisualizer

官网案例参考：http://www.pointclouds.org/documentation/tutorials/pcl_visualizer.php#pcl-visualizer

下面代码采用PCLVisualizer，读取点云数据的pcd文件：

#include <opencv2/core/core.hpp>
#include <opencv2/calib3d/calib3d.hpp>
#include <opencv2/highgui/highgui.hpp>
#include <opencv2/imgproc/imgproc.hpp>       //前面是导入OpenCV的函数文件
#include <pcl/visualization/cloud_viewer.h>  //导入点云可视化的文件
 
using namespace pcl;     //申明命名空间
boost::shared_ptr<pcl::visualization::PCLVisualizer> viewer(new pcl::visualization::PCLVisualizer("3D Viewer"));  //创建PCLVisualizer对象
 
int main()
{
    //定义点云数据
    pcl::PointCloud<pcl::PointXYZ>::Ptr cloud (new pcl::PointCloud<pcl::PointXYZ>);
 
    // 定义读取对象
    pcl::PCDReader reader;
 
    // 读取点云文件
    reader.read<pcl::PointXYZ> ("D:/PCL_TEST/velodyn_1.pcd", *cloud);  // D:/PCL_TEST/velodyn_1.pcd具有写自己文件放置的位置路径
 
    while(true)
    {
        viewer1->removeAllPointClouds();  // 移除当前所有点云
        viewer1->addPointCloud(cloud, "test");  
        viewer1->updatePointCloud(cloud, "test"); 
        viewer1->spinOnce(0.0000000000001);
    }
}

同样其中PointXYZ可以替换为PointXYZRGB,、PointXYZRGBA等多种点云的格式。

D:/PCL_TEST/velodyn_1.pcd具有写自己文件放置的位置路径

参考：https://blog.csdn.net/lizhengze1117/article/details/89154028?depth_1-utm_source=distribute.pc_relevant.none-task-blog-BlogCommendFromBaidu-13&utm_source=distribute.pc_relevant.none-task-blog-BlogCommendFromBaidu-13

2）点云库对滤波算法的实现

其原理及算法：直通滤波器、体素滤波器、统计滤波器、半径滤波器  参考：https://www.cnblogs.com/ironstark/p/4991232.html

参考：https://blog.csdn.net/qq_30815237/article/details/86294496

VexelGrid滤波器对点云下采样；参考：https://blog.csdn.net/LimitOut/article/details/102888615

希望对你有帮助。( •̀ ω •́ )y