PCL：点云数据（*.pcd）文件格式详解

文章目录

1 什么是PCD？
2 pcd文件头示例
3 文件头格式说明

1 什么是PCD？

PCD（Point Cloud Date，点云数据） 对应的文件格式为 （*.pcd），是PCL官方指定格式，具有ASCII和binary两种数据存储类型，pcd格式具有文件头，用于描绘点云的整体信息。

2 pcd文件头示例

# .PCD v0.7 - Point Cloud Data file format
VERSION 0.7
FIELDS x y z
SIZE 4 4 4
TYPE F F F
COUNT 1 1 1
WIDTH 278
HEIGHT 1
VIEWPOINT 0 0 0 1 0 0 0
POINTS 278
DATA binary

3 文件头格式说明

在点云库（PCL）1.0版本发布之前，PCD文件格式有不同的修订号。这些修订号用PCD_Vx来编号（例如，PCD_V5、PCD_V6、PCD_V7等等），代表PCD文件的0.x版本号。然而PCL中PCD文件格式的正式发布是0.7版本（PCD_V7）。

每一个PCD文件包含一个文件头，它确定和声明文件中存储的点云数据的某种特性。PCD文件头必须用ASCII码来编码。PCD文件中指定的每一个文件头字段以及ascii点数据都用一个新行（\n）分开了，从0.7版本开始，PCD文件头包含下面的字段：

VERSION ------ 指定PCD文件版本
FIELDS ------ 指定一个点可以有的每一个维度和字段的名字，例如：

FIELDS x y z                                   // XYZ data
FIELDS x y z rgb                               // XYZ + colors
FIELDS x y z normal_xnormal_y normal_z         // XYZ + surface normals
FIELDS j1 j2 j3                                // moment invariants

SIZE ------ 用字节数指定每一个维度的大小，例如：

unsigned char/char // 1 byte
unsigned short/short // 2 bytes
unsigned int/int/float // 4 bytes
double // 8 bytes

TYPE ------ 用一个字符指定每一个维度的类型，现在被接受的类型有：

I – 表示有符号类型 int8（char）、int16（short）和int32（int）；

U – 表示无符号类型 uint8（unsigned char）、uint16（unsigned short）和uint32（unsigned int）；

F – 表示浮点类型。

COUNT ------ 指定每一个维度包含的元素数目。

例如，x这个数据通常有一个元素，但是像VFH这样的特征描述子就有308个。实际上这是在给每一点引入n维直方图描述符的方法，把它们当做单个的连续存储块。默认情况下，如果没有COUNT，所有维度的数目被设置成1。

WIDTH ------ 用点的数量表示点云数据集的宽度。

根据是有序点云还是无序点云，WIDTH有两层解释：

1)它能确定无序数据集的点云中点的个数（和下面的POINTS一样）；

2)它能确定有序点云数据集的宽度（一行中点的数目）。

注意：有序点云数据集，意味着点云是类似于图像（或者矩阵）的结构，数据分为行和列。这种点云的实例包括立体摄像机和时间飞行摄像机生成的数据。有序数据集的优势在于，预先了解相邻点（和像素点类似）的关系，邻域操作更加高效，这样就加速了计算并降低了PCL中某些算法的成本。

例如：

WIDTH 640 # 每行有640个点

HEIGHT ------ 用点的数目表示点云数据集的高度。

类似于WIDTH ，HEIGHT也有两层解释：

1)它表示有序点云数据集的高度（行的总数）；

2)对于无序数据集它被设置成1（被用来检查一个数据集是有序还是无序）。

有序点云例子：

WIDTH 640 # 像图像一样的有序结构，有640行和480列，

HEIGHT 480 # 这样该数据集中共有640*480=307200个点

无序点云例子：

WIDTH 307200

HEIGHT 1 # 有307200个点的无序点云数据集

VIEWPOINT ------ 指定数据集中点云的获取视点。

VIEWPOINT有可能在不同坐标系之间转换的时候应用，在辅助获取其他特征时也比较有用，例如曲面法线，在判断方向一致性时，需要知道视点的方位，

视点信息被指定为平移（tx, ty, tz）+ 四元数（qw, qx, qy, qz）。默认值是：

VIEWPOINT 0 0 0 1 0 0 0

POINTS ------ 指定点云中点的总数。

从0.7版本开始，该字段就有点多余了，因此有可能在将来的版本中将它移除。

例子：

POINTS 307200 #点云中点的总数为307200

DATA ------ 指定存储点云数据的数据类型。

从0.7版本开始，支持两种数据类型：：ASCII形式和binary形式

注意： 文件头最后一行（DATA）的下一个字节就被看成是点云的数据部分了，它会被解释为点云数据。

警告：PCD文件的文件头部分必须以上面的顺序精确指定，也就是如下顺序：

VERSION、FIELDS、SIZE、TYPE、COUNT、WIDTH、HEIGHT、VIEWPOINT、POINTS、DATA ，之间用换行隔开。

数据存储类型

在0.7版本中，.PCD文件格式用两种模式存储数据

ASCII形式，每一点占据一个新行：

# .PCD v0.7 - Point Cloud Data file format
VERSION 0.7
FIELDS x y z
SIZE 4 4 4
TYPE F F F
COUNT 1 1 1
WIDTH 89
HEIGHT 1
VIEWPOINT 0 0 0 1 0 0 0
POINTS 89
DATA ascii
-21.368 -137.98199 -23
-21.301001 -137.745 -23
-21.257 -137.52699 -23
-21.219999 -137.34801 -23
-21.153 -137.12399 -23
-21.117001 -136.967 -23
-21.066999 -136.71001 -23
-20.999001 -136.47301 -23
-20.954 -136.23599 -23
-20.882 -135.97501 -23...

二进制(binary)形式

这里数据是数组（向量）pcl::PointCloud.points的一份完整拷贝，比ASCII码形式快速，但txt文本打开，点数据为乱码。