PCL可视化，你想要一只五彩兔子吗

文章目录

1 简单的案例
2 上色
3 带颜色的点云
4 法线
5 球形和连线

前情提要：PCL安装与测试；文件读写；kd-tree；octree
斯坦福兔子文件

CloudViewer早在最开始配置环境之后就演示过了，那也是斯坦福兔子的首秀，其操作流程为

visualization::CloudViewer viewer("Cloud Viewer"); //1. 创建viewer对象
viewer.showCloud(cloud);                           //2. 装入点云
viewer.runOnVisualizationThreadOnce(viewerOneOff); //3. 开始绘图线程

创建对象和装入点云其实没什么好说的，但runOnVisualizationThread相对复杂一些，其输入参数是一个函数指针，并且要求这个函数viewerOneOff的输入为viewer，这个过程有着很大的自由度，比如在官方教程中，就给viewer加装了一个球

void viewerOneOff(visualization::PCLVisualizer& viewer) {viewer.setBackgroundColor(0.5, 0.9, 0.5);   //设置背景颜色PointXYZ o;o.x = 1.0;o.y = 0;o.z = 0;viewer.addSphere(o, 0.25, "shpere", 0);
}

接下来还是用斯坦福兔子来作为主要的绘图对象

int main() {PointCloud<PointXYZ>::Ptr cloud(new PointCloud<PointXYZ>);char strfilepath[256] = "rabbit.pcd";io::loadPCDFile(strfilepath, *cloud);visualization::CloudViewer viewer("Cloud Viewer");   //创建viewer对象viewer.showCloud(cloud);viewer.runOnVisualizationThread(viewerOneOff);system("pause");return 0;
}

结果可以看到

可以看出，CloudViewer的功能还是比较简陋的，尽管在调用绘图线程时可以通过回调函数来进行设置，但相比之下，PCLVisualizer显然是功能更加复杂的绘图类，接下来就逐一演示其复杂之处。

在正式体验之前，先导入头文件和命名空间，并考虑到一些过长的名称需要反复调用，所以define一下。

#include <iostream>
#include <boost/thread/thread.hpp>
#include <pcl/common/common_headers.h>
#include <pcl/features/normal_3d.h>
#include <pcl/io/pcd_io.h>
#include <pcl/visualization/pcl_visualizer.h>
#include <pcl/console/parse.h>
#define PC PointCloud<PointXYZ>
#define PCRGB PointCloud<PointXYZRGB>
#define VIS visualization::PCLVisualizerusing namespace pcl;

1 简单的案例

首先来一个最简单的案例，其使用流程基本和CloudViewer是一样的

void simpleVis(PC::ConstPtr cloud)
{VIS* viewer(new VIS("3D Viewer"));viewer->setBackgroundColor(0, 0, 0);viewer->addPointCloud<PointXYZ>(cloud, "rabbit");viewer->spin();//用于改变显示点云的尺寸viewer->setPointCloudRenderingProperties(visualization::PCL_VISUALIZER_POINT_SIZE, 1, "rabbit");viewer->addCoordinateSystem(1.0);  //设置坐标轴，1.0为坐标轴的尺度viewer->initCameraParameters();    //初始化相机(观察点)参数
}int main() {PointCloud<PointXYZ>::Ptr cloud(new PointCloud<PointXYZ>);char strfilepath[256] = "rabbit.pcd";io::loadPCDFile(strfilepath, *cloud);simpleVis(cloud);system("pause");return 0;
}

其中，在添加点云的时候，cloud后面还跟了一个rabbit，这个字符串实则是一个ID，起到标识的作用，后面在设置渲染参数时，也用到了这个"rabbit"。

其效果为

2 上色

通过PointCloudColorHandlerCustom可以为点云设置颜色

void customColourVis(PointCloud<PointXYZ>::ConstPtr cloud)
{VIS* viewer(new VIS("3D Viewer"));viewer->setBackgroundColor(0, 0, 0);visualization::PointCloudColorHandlerCustom<PointXYZ> single_color(cloud, 0, 255, 0);viewer->addPointCloud<PointXYZ>(cloud, single_color, "rabbit");viewer->spin();viewer->setPointCloudRenderingProperties(visualization::PCL_VISUALIZER_POINT_SIZE, 3, "rabbit");viewer->addCoordinateSystem(1.0);viewer->initCameraParameters();
}
//main函数中只是把simpleVis换成customColourVis

效果为

3 带颜色的点云

尽管斯坦福兔子并没有颜色，但PCL是支持带颜色的点云的，接下来就人为地添加颜色，方法是根据x,y,zx,y,zx,y,z三个轴的坐标大小来做一个到rgb的映射，最后结果如下，顿时感觉绚丽了不少

代码为

//根据点的位置上色
void setRGB(PC::ConstPtr pc, PCRGB::Ptr pcRGB) {PointXYZ pMin, pMax;                //三个轴的最大值和最小值getMinMax3D(*pc, pMin, pMax);    //需要include<pcl/common/common.h>PointXYZRGB pTmp;for (auto pt : pc->points) {pTmp = PointXYZRGB(pt.x, pt.y, pt.z);pTmp.r = (uint8_t)((pt.x - pMin.x) / (pMax.x - pMin.x) * 255);pTmp.g = (uint8_t)((pt.y - pMin.y) / (pMax.y - pMin.y) * 255);pTmp.b = (uint8_t)((pt.z - pMin.z) / (pMax.z - pMin.z) * 255);pcRGB->points.push_back(pTmp);}
}void rgbVis(PC::ConstPtr cloud)
{PCRGB::Ptr pcRGB(new PCRGB);setRGB(cloud, pcRGB);VIS* viewer(new VIS("3D Viewer"));viewer->setBackgroundColor(0, 0, 0);//创建一个颜色处理对象用于显示自定义颜色数据visualization::PointCloudColorHandlerRGBField<PointXYZRGB> rgb(pcRGB);viewer->addPointCloud<PointXYZRGB>(pcRGB, rgb, "rabbit");viewer->spin();viewer->setPointCloudRenderingProperties(visualization::PCL_VISUALIZER_POINT_SIZE, 3, "rabbit");viewer->addCoordinateSystem(1.0);viewer->initCameraParameters();
}//main函数中只是把simpleVis换成rgbVis

4 法线

接下来绘制兔子的法线，

#include <pcl/features/normal_3d.h>
//设置法线
void setNormal(PCRGB::ConstPtr pcRGB, PointCloud<Normal>::Ptr norm) {NormalEstimation<PointXYZRGB, Normal> ne;      //此为法线计算器ne.setInputCloud(pcRGB);search::KdTree<PointXYZRGB>::Ptr tree(new search::KdTree<PointXYZRGB>());ne.setSearchMethod(tree);ne.setKSearch(5);        //选取最近的5个点做法线ne.compute(*norm);
}void normalsVis(PC::ConstPtr cloud) {PCRGB::Ptr pcRGB(new PCRGB);setRGB(cloud, pcRGB);     //上色PointCloud<Normal>::Ptr norm(new PointCloud<Normal>);   //法线setNormal(pcRGB, norm);VIS* viewer(new VIS("Normals"));viewer->setBackgroundColor(0, 0, 0);visualization::PointCloudColorHandlerRGBField<PointXYZRGB> rgb(pcRGB);viewer->addPointCloud<PointXYZRGB>(pcRGB, rgb, "rgbRabbit");viewer->setPointCloudRenderingProperties(visualization::PCL_VISUALIZER_POINT_SIZE, 3, "rgbRabbit");//显示点云法线viewer->addPointCloudNormals<PointXYZRGB, Normal>(pcRGB, norm, 1, 0.2, "rgbNormals");viewer->spin();viewer->addCoordinateSystem(1.0);viewer->initCameraParameters();
}

然后就看到兔子长毛了

5 球形和连线

PCL visualizer可以绘制一些几何图形，下面在兔子的起点和终点之间连一条线

void shapesVis(PC::ConstPtr cloud)
{PCRGB::Ptr pcRGB(new PCRGB);setRGB(cloud, pcRGB);      //上色VIS* viewer(new VIS("3D Viewer"));viewer->setBackgroundColor(0, 0, 0);visualization::PointCloudColorHandlerRGBField<PointXYZRGB> rgb(pcRGB);viewer->addPointCloud<PointXYZRGB>(pcRGB, rgb, "rgbRabbit");viewer->setPointCloudRenderingProperties(visualization::PCL_VISUALIZER_POINT_SIZE, 3, "rgbRabbit");//分别是点云的起点和终点PointXYZRGB pStart = pcRGB->points[0];PointXYZRGB pEnd = pcRGB->points[pcRGB->size()-1];//起点到终点的连线viewer->addLine<PointXYZRGB>(pStart, pEnd, "line");viewer->addSphere(pStart, 0.5, 0, 0.5, 0.0, "sphere1");viewer->addSphere(pEnd, 0.5, 0, 0.5, 0.0, "sphere2");viewer->spin();viewer->addCoordinateSystem(1.0);viewer->initCameraParameters();
}

结果如下，可看到两个绿了吧唧的球