目录

一、概述

1.1原理

1.2实现步骤

1.3应用场景

二、代码实现

2.1关键函数

2.1.1 投影滤波

2.1.2 可视化

2.2完整代码

三、实现效果

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PCL点云算法与项目实战案例汇总（长期更新）

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一、概述

        投影滤波器 是将点云中的点投影到指定的模型（例如平面、圆柱或其他几何模型）上。通过投影操作，我们可以将三维点云映射到指定的二维平面上，常用于点云数据的简化和预处理。本例使用一个平面模型（如 X-Y 平面）来将点云投影到该平面上。

1.1原理

1. 投影滤波器：通过设置模型系数（如平面方程），将输入点云的点投影到该模型上。
2. 平面投影：通过定义平面方程 ax + by + cz + d = 0，将点云的 Z 坐标投影到 X-Y 平面上（即 Z 坐标变为 0）

1.2实现步骤

1. 读取点云数据。
2. 定义平面模型系数，使用 pcl::ProjectInliers 将点云投影到 X-Y 平面上。
3. 可视化原始点云与投影后的点云。

1.3应用场景

1. 点云投影：在需要将三维点云投影到二维平面时，可以使用投影滤波器。
2. 数据预处理：投影操作可作为其他算法的预处理步骤，简化计算和减少维度。
3. 点云的平面拟合和平面约束：将点云数据限制在某一平面内，便于后续处理。

二、代码实现

2.1关键函数

2.1.1 投影滤波

#include <pcl/filters/project_inliers.h>  // 引入投影滤波器的头文件

// 将点云投影到指定的平面模型
void projectPointCloudToPlane(
    pcl::PointCloud<pcl::PointXYZ>::Ptr input_cloud,
    pcl::PointCloud<pcl::PointXYZ>::Ptr output_cloud,
    pcl::ModelCoefficients::Ptr coefficients)
{
    pcl::ProjectInliers<pcl::PointXYZ> proj;
    proj.setModelType(pcl::SACMODEL_PLANE);  // 设置模型类型为平面
    proj.setInputCloud(input_cloud);  // 输入点云
    proj.setModelCoefficients(coefficients);  // 设置平面模型系数
    proj.filter(*output_cloud);  // 进行投影滤波
}

2.1.2 可视化

#include <pcl/visualization/pcl_visualizer.h>  // 引入可视化库

// 可视化原始点云和投影后的点云
void visualizePointClouds(
    pcl::PointCloud<pcl::PointXYZ>::Ptr cloud,
    pcl::PointCloud<pcl::PointXYZ>::Ptr projected_cloud)
{
    pcl::visualization::PCLVisualizer::Ptr viewer(new pcl::visualization::PCLVisualizer("Point Cloud Projection Visualization"));

    // 设置视口1，显示原始点云
    int vp_1;
    viewer->createViewPort(0.0, 0.0, 0.5, 1.0, vp_1);
    viewer->setBackgroundColor(1.0, 1.0, 1.0, vp_1);  // 白色背景
    viewer->addText("Original PointCloud", 10, 10, "vp1_text", vp_1);
    pcl::visualization::PointCloudColorHandlerCustom<pcl::PointXYZ> cloud_color(cloud, 0, 255, 0);  // 绿色点云
    viewer->addPointCloud(cloud, cloud_color, "original_cloud", vp_1);

    // 设置视口2，显示投影后的点云
    int vp_2;
    viewer->createViewPort(0.5, 0.0, 1.0, 1.0, vp_2);
    viewer->setBackgroundColor(0.98, 0.98, 0.98, vp_2);  // 浅灰色背景
    viewer->addText("Projected PointCloud", 10, 10, "vp2_text", vp_2);
    pcl::visualization::PointCloudColorHandlerCustom<pcl::PointXYZ> projected_color(projected_cloud, 0, 0, 255);  // 蓝色点云
    viewer->addPointCloud(projected_cloud, projected_color, "projected_cloud", vp_2);

    while (!viewer->wasStopped())
    {
        viewer->spinOnce(100);
    }
}

2.2完整代码

#include <iostream>
#include <pcl/io/pcd_io.h>  // PCD文件读取
#include <pcl/point_types.h>  // 点云类型
#include <pcl/ModelCoefficients.h>  // 模型系数
#include <pcl/filters/project_inliers.h>  // 投影滤波器
#include <pcl/visualization/pcl_visualizer.h>  // 可视化库
#include <boost/thread/thread.hpp>  // 线程库

using namespace std;



// 投影滤波器函数
void projectPointCloudToPlane(
    pcl::PointCloud<pcl::PointXYZ>::Ptr input_cloud,
    pcl::PointCloud<pcl::PointXYZ>::Ptr output_cloud,
    pcl::ModelCoefficients::Ptr coefficients)
{
    pcl::ProjectInliers<pcl::PointXYZ> proj;
    proj.setModelType(pcl::SACMODEL_PLANE);  // 设置模型类型为平面
    proj.setInputCloud(input_cloud);  // 输入点云
    proj.setModelCoefficients(coefficients);  // 设置平面模型系数
    proj.filter(*output_cloud);  // 进行投影滤波
}

// 可视化函数
void visualizePointClouds(
    pcl::PointCloud<pcl::PointXYZ>::Ptr cloud,
    pcl::PointCloud<pcl::PointXYZ>::Ptr projected_cloud)
{
    pcl::visualization::PCLVisualizer::Ptr viewer(new pcl::visualization::PCLVisualizer("Point Cloud Projection Visualization"));

    // 设置视口1，显示原始点云
    int vp_1;
    viewer->createViewPort(0.0, 0.0, 0.5, 1.0, vp_1);
    viewer->setBackgroundColor(1.0, 1.0, 1.0, vp_1);  // 白色背景
    viewer->addText("Original PointCloud", 10, 10, "vp1_text", vp_1);
    pcl::visualization::PointCloudColorHandlerCustom<pcl::PointXYZ> cloud_color(cloud, 0, 255, 0);  // 绿色点云
    viewer->addPointCloud(cloud, cloud_color, "original_cloud", vp_1);

    // 设置视口2，显示投影后的点云
    int vp_2;
    viewer->createViewPort(0.5, 0.0, 1.0, 1.0, vp_2);
    viewer->setBackgroundColor(0.98, 0.98, 0.98, vp_2);  // 浅灰色背景
    viewer->addText("Projected PointCloud", 10, 10, "vp2_text", vp_2);
    pcl::visualization::PointCloudColorHandlerCustom<pcl::PointXYZ> projected_color(projected_cloud, 0, 0, 255);  // 蓝色点云
    viewer->addPointCloud(projected_cloud, projected_color, "projected_cloud", vp_2);

    while (!viewer->wasStopped())
    {
        viewer->spinOnce(100);
    }
}

int main(int argc, char** argv)
{
    // 读取点云数据
    pcl::PointCloud<pcl::PointXYZ>::Ptr cloud(new pcl::PointCloud<pcl::PointXYZ>);
    pcl::PointCloud<pcl::PointXYZ>::Ptr cloud_projected(new pcl::PointCloud<pcl::PointXYZ>);
    pcl::io::loadPCDFile<pcl::PointXYZ>("bunny.pcd", *cloud);  // 加载PCD文件

    // 定义平面模型系数，ax+by+cz+d=0，其中a=b=d=0，c=1表示X-Y平面
    pcl::ModelCoefficients::Ptr coefficients(new pcl::ModelCoefficients());
    coefficients->values.resize(4);
    coefficients->values[0] = coefficients->values[1] = 0;
    coefficients->values[2] = 1.0;  // Z轴
    coefficients->values[3] = 0;  // X-Y平面

    // 将点云投影到平面上
    projectPointCloudToPlane(cloud, cloud_projected, coefficients);

    // 可视化原始点云和投影后的点云
    visualizePointClouds(cloud, cloud_projected);

    return 0;
}

三、实现效果