pcl之滤波器（三）

news2024/12/25 12:16:53

在这里插入图片描述

pcl滤波器

pcl一共是有十二个主要模块，详细了解可以查看官网。https://pcl.readthedocs.io/projects/tutorials/en/latest/#basic-usage

今天学习一下pcl的滤波器模块。

滤波器模块，官网一共是提供了6个例程，今天看第五个、第六个。

从一个点云中提取索引

在本例程中，将学习如何使用ExtractIndices过滤器根据分割算法输出的索引从点云中提取点的子集。

感兴趣的可以看一下YouTube演示视频
https://youtu.be/ZTK7NR1Xx4c

作为演示的pcd文件地址，需要自取
https://raw.github.com/PointCloudLibrary/data/master/tutorials/table_scene_lms400.pcd

看代码

#include <iostream>
#include <pcl/ModelCoefficients.h>
#include <pcl/io/pcd_io.h>
#include <pcl/point_types.h>
#include <pcl/sample_consensus/method_types.h>
#include <pcl/sample_consensus/model_types.h>
#include <pcl/segmentation/sac_segmentation.h>
#include <pcl/filters/voxel_grid.h>
#include <pcl/filters/extract_indices.h>  // 从一个点云中提取索引 

int
main (int argc, char** argv)
{  

  /**********************************************************************************************************
   从输入的.PCD 文件载入数据后，创建一个VoxelGrid滤波器对数据进行下采样，在这里进行下才样是为了加速处理过程，
   越少的点意味着分割循环中处理起来越快
   **********************************************************************************************************/

  pcl::PCLPointCloud2::Ptr cloud_blob (new pcl::PCLPointCloud2), cloud_filtered_blob (new pcl::PCLPointCloud2);//申明滤波前后的点云
  pcl::PointCloud<pcl::PointXYZ>::Ptr cloud_filtered (new pcl::PointCloud<pcl::PointXYZ>), cloud_p (new pcl::PointCloud<pcl::PointXYZ>), cloud_f (new pcl::PointCloud<pcl::PointXYZ>);

  // 读取PCD文件
  pcl::PCDReader reader;
  reader.read ("../table_scene_lms400.pcd", *cloud_blob);
   //统计滤波前的点云个数
  std::cerr << "PointCloud before filtering: " << cloud_blob->width * cloud_blob->height << " data points." << std::endl;

  // 创建体素栅格下采样: 下采样的大小为1cm
  pcl::VoxelGrid<pcl::PCLPointCloud2> sor;  //体素栅格下采样对象
  sor.setInputCloud (cloud_blob);             //原始点云
  sor.setLeafSize (0.01f, 0.01f, 0.01f);    // 设置采样体素大小
  sor.filter (*cloud_filtered_blob);        //保存

  // 转换为模板点云
  pcl::fromPCLPointCloud2 (*cloud_filtered_blob, *cloud_filtered);

  std::cerr << "PointCloud after filtering: " << cloud_filtered->width * cloud_filtered->height << " data points." << std::endl;

  // 保存下采样后的点云
  pcl::PCDWriter writer;
  writer.write<pcl::PointXYZ> ("../table_scene_lms400_downsampled.pcd", *cloud_filtered, false);
  
  pcl::ModelCoefficients::Ptr coefficients (new pcl::ModelCoefficients ());   
  pcl::PointIndices::Ptr inliers (new pcl::PointIndices ());

  pcl::SACSegmentation<pcl::PointXYZ> seg;               //创建分割对象
  seg.setOptimizeCoefficients (true);                    //设置对估计模型参数进行优化处理
  seg.setModelType (pcl::SACMODEL_PLANE);                //设置分割模型类别
  seg.setMethodType (pcl::SAC_RANSAC);                   //设置用哪个随机参数估计方法
  seg.setMaxIterations (1000);                            //设置最大迭代次数
  seg.setDistanceThreshold (0.01);                      //判断是否为模型内点的距离阀值

  // 设置ExtractIndices的实际参数
  pcl::ExtractIndices<pcl::PointXYZ> extract;        //创建点云提取对象

  int i = 0, nr_points = (int) cloud_filtered->points.size (); // 点云总数
  // While 30% of the original cloud is still there
  while (cloud_filtered->points.size () > 0.3 * nr_points)
  {
    // 为了处理点云包含的多个模型，在一个循环中执行该过程并在每次模型被提取后，保存剩余的点进行迭代
    seg.setInputCloud (cloud_filtered);
    seg.segment (*inliers, *coefficients);
    if (inliers->indices.size () == 0)
    {
      std::cerr << "Could not estimate a planar model for the given dataset." << std::endl;
      break;
    }

    // Extract the inliers
    extract.setInputCloud (cloud_filtered);
    extract.setIndices (inliers);  // 
    extract.setNegative (false);
    extract.filter (*cloud_p);
    std::cerr << "PointCloud representing the planar component: " << cloud_p->width * cloud_p->height << " data points." << std::endl;

    std::stringstream ss;
    ss << "../table_scene_lms400_plane_" << i << ".pcd";
    writer.write<pcl::PointXYZ> (ss.str (), *cloud_p, false);

    // Create the filtering object
    extract.setNegative (true);
    extract.filter (*cloud_f);
    cloud_filtered.swap (cloud_f);
    i++;
  }

  return (0);
}

看一下结果：

table_scene_lms400
在这里插入图片描述

table_scene_lms400_downsampled

在这里插入图片描述

table_scene_lms400_plane_0

在这里插入图片描述

table_scene_lms400_plane_1

在这里插入图片描述

CMakeLists.txt

cmake_minimum_required(VERSION 3.5 FATAL_ERROR)

project(extract_indices)

find_package(PCL 1.2 REQUIRED)

include_directories(${PCL_INCLUDE_DIRS})
link_directories(${PCL_LIBRARY_DIRS})
add_definitions(${PCL_DEFINITIONS})

add_executable (extract_indices extract_indices.cpp)
target_link_libraries (extract_indices ${PCL_LIBRARIES})

用ConditionalRemoval或RadiusOutlinerRemoval移除离群点

本文档演示了如何使用过滤器模块中的几种不同方法从PointCloud中删除离群值。

首先，了解如何使用ConditionalRemoval过滤器，该过滤器删除给定输入云中不满足一个或多个给定条件的所有索引。

然后，学习如何创建一个RadiusOutlierRemoval过滤器，该过滤器删除其输入云中的所有索引，这些索引在一定范围内至少没有一些邻居。

#include <iostream>
#include <pcl/point_types.h>
#include <pcl/filters/radius_outlier_removal.h>
#include <pcl/filters/conditional_removal.h>

int main(int argc, char **argv)
{
  if (argc != 2) //确保输入的参数
  {
    std::cerr << "please specify command line arg '-r' or '-c'" << std::endl;
    exit(0);
  }
  pcl::PointCloud<pcl::PointXYZ>::Ptr cloud(new pcl::PointCloud<pcl::PointXYZ>);
  pcl::PointCloud<pcl::PointXYZ>::Ptr cloud_filtered(new pcl::PointCloud<pcl::PointXYZ>);

  //填充点云
  cloud->width = 5;
  cloud->height = 1;
  cloud->points.resize(cloud->width * cloud->height);

  for (size_t i = 0; i < cloud->points.size(); ++i)
  {
    cloud->points[i].x = 1024 * rand() / (RAND_MAX + 1.0f);
    cloud->points[i].y = 1024 * rand() / (RAND_MAX + 1.0f);
    cloud->points[i].z = 1024 * rand() / (RAND_MAX + 1.0f);
  }

  if (strcmp(argv[1], "-r") == 0)
  {                                                  // RadiusOutlierRemoval
    pcl::RadiusOutlierRemoval<pcl::PointXYZ> outrem; //创建滤波器

    outrem.setInputCloud(cloud);       //设置输入点云
    outrem.setRadiusSearch(0.8);       //设置半径为0.8的范围内找临近点
    outrem.setMinNeighborsInRadius(2); //设置查询点的邻域点集数小于2的删除
    // apply filter
    outrem.filter(*cloud_filtered); //执行条件滤波   在半径为0.8 在此半径内必须要有两个邻居点，此点才会保存
  }
  else if (strcmp(argv[1], "-c") == 0)
  { //RadiusOutlierRemoval
    //创建条件限定的下的滤波器
    pcl::ConditionAnd<pcl::PointXYZ>::Ptr range_cond(new pcl::ConditionAnd<pcl::PointXYZ>()); //创建条件定义对象
    //添加在Z字段上大于0的比较算子
    //GT greater than
    //EQ equal
    //LT less than
    //GE greater than or equal
    //LE less than

    //为条件定义对象添加比较算子
    range_cond->addComparison(pcl::FieldComparison<pcl::PointXYZ>::ConstPtr(new pcl::FieldComparison<pcl::PointXYZ>("z", pcl::ComparisonOps::GT, 0.0))); //添加在Z字段上大于0的比较算子

    range_cond->addComparison(pcl::FieldComparison<pcl::PointXYZ>::ConstPtr(new pcl::FieldComparison<pcl::PointXYZ>("z", pcl::ComparisonOps::LT, 0.8))); //添加在Z字段上小于0.8的比较算子
    // 创建滤波器并用条件定义对象初始化
    pcl::ConditionalRemoval<pcl::PointXYZ> condrem;
    condrem.setCondition(range_cond);
    condrem.setInputCloud(cloud);   //输入点云
    condrem.setKeepOrganized(true); //设置保持点云的结构
                                    // 设置是否保留滤波后删除的点，以保持点云的有序性，通过setuserFilterValue设置的值填充点云；或从点云中删除滤波后的点，从而改变其组织结构
                                    // 如果设置为true且不设置setUserFilterValue的值，则用nan填充点云
                                    //  https://blog.csdn.net/qq_37124765/article/details/82262863

    // 执行滤波
    condrem.filter(*cloud_filtered); //大于0.0小于0.8这两个条件用于建立滤波器
  }
  else
  {
    std::cerr << "please specify command line arg '-r' or '-c'" << std::endl;
    exit(0);
  }
  std::cerr << "Cloud before filtering: " << std::endl;
  for (size_t i = 0; i < cloud->points.size(); ++i)
    std::cerr << "    " << cloud->points[i].x << " "
              << cloud->points[i].y << " "
              << cloud->points[i].z << std::endl;
  // display pointcloud after filtering
  std::cerr << "Cloud after filtering: " << std::endl;
  for (size_t i = 0; i < cloud_filtered->points.size(); ++i)
    std::cerr << "    " << cloud_filtered->points[i].x << " "
              << cloud_filtered->points[i].y << " "
              << cloud_filtered->points[i].z << std::endl;
  return (0);
}

下面的图片有助于可视化RadiusOutlierRemoval过滤器对象的作用。用户指定邻居的数量，每个索引必须在指定的半径内保持在PointCloud中。例如，如果指定了1个邻居，则只有黄色的点会从PointCloud中移除。如果指定了2个邻居，那么黄色点和绿色点都将从PointCloud中移除。

在这里插入图片描述

CMakeLists.txt

cmake_minimum_required(VERSION 3.5 FATAL_ERROR)

project(remove_outliers)

find_package(PCL 1.2 REQUIRED)

include_directories(${PCL_INCLUDE_DIRS})
link_directories(${PCL_LIBRARY_DIRS})
add_definitions(${PCL_DEFINITIONS})

add_executable (remove_outliers remove_outliers.cpp)
target_link_libraries (remove_outliers ${PCL_LIBRARIES})

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