CloudCompare二次开发之如何通过PCL进行点云采样？

news2024/12/25 12:43:31

文章目录

  • 0.引言
  • 1.CloudCompare界面设计采样(sample)按钮
  • 2.RandomSample随机下采样
  • 3.VoxelGrid体素下采样
  • 4.UniformSampling均匀采样
  • 5. MovingLeastSquares增采样
  • 6.SamplingSurfaceNormal非均匀体素采样

0.引言

  因笔者课题涉及点云处理，需要通过PCL进行点云数据一系列处理分析，查阅现有网络资料，对常用PCL点云采样进行代码实现，本文记录采样实现过程。

1.CloudCompare界面设计采样(sample)按钮

  （1）设计.ui文件
  ①设计按钮
  在这里插入图片描述

  ②编译.ui
  在这里插入图片描述

  （2）修改mainwindow.h文件
  在这里插入图片描述

//点云采样
void doActionPCLRandomSample(); // 随机下采样  
void doActionPCLVoxelGrid(); // 体素下采样  
void doActionPCLUniformSampling(); // 均匀采样  
void doActionPCLMovingLeastSquares(); // 增采样  
void doActionPCLSamplingSurfaceNormal(); // 非均匀体素采样

  （3）修改mainwindow.cpp文件
  ①添加头文件
  在这里插入图片描述

#include <pcl/filters/random_sample.h>// 随机下采样
#include <pcl/filters/voxel_grid.h>// 体素下采样  
#include <pcl/keypoints/uniform_sampling.h>// 均匀采样  
#include <pcl/surface/mls.h>// 增采样  
#include <pcl/filters/sampling_surface_normal.h>//非均匀体素采样

  ②添加实现代码
  在这里插入图片描述

//随机下采样
void MainWindow::doActionPCLRandomSample()  
{  
}  
//体素下采样  
void MainWindow::doActionPCLVoxelGrid()  
{  
}  
// 均匀采样  
void MainWindow::doActionPCLUniformSampling()  
{  
}  
//增采样  
void MainWindow::doActionPCLMovingLeastSquares()  
{  
}  
//非均匀体素采样  
void MainWindow::doActionPCLSamplingSurfaceNormal()  
{  
}

  ③添加信号槽函数
  在这里插入图片描述

connect(m_UI->actionRandomSample, &amp;QAction::triggered, this, &amp;MainWindow::doActionPCLRandomSample);//随机下采样
connect(m_UI->actionVoxelGrid_2, &amp;QAction::triggered, this, &amp;MainWindow::doActionPCLVoxelGrid);//体素下采样  
connect(m_UI->actionUniformSampling_2, &amp;QAction::triggered, this, &amp;MainWindow::doActionPCLUniformSampling);//均匀采样  
connect(m_UI->actionMovingLeastSquares, &amp;QAction::triggered, this, &amp;MainWindow::doActionPCLMovingLeastSquares);//增采样  
connect(m_UI->actionSamplingSurfaceNormal, &amp;QAction::triggered, this, &amp;MainWindow::doActionPCLSamplingSurfaceNormal);//非均匀体素采样

  （4）生成
  在这里插入图片描述

2.RandomSample随机下采样

  （1）实现代码

//随机下采样
void MainWindow::doActionPCLRandomSample()  
{  
    if (getSelectedEntities().size() != 1)  
    {  
        ccLog::Print(QStringLiteral("只能选择一个点云实体"));  
    return;  
    }  
    ccHObject* entity = getSelectedEntities()[0];  
    ccPointCloud* ccCloud = ccHObjectCaster::ToPointCloud(entity);  
    // ---------------------------读取数据到PCL----------------------------------  
    pcl::PointCloud<pcl::PointXYZ>::Ptr cloud(new pcl::PointCloud<pcl::PointXYZ>);  
    cloud->resize(ccCloud->size());  
    for (int i = 0; i < cloud->size(); ++i)  
    {  
        const CCVector3* point = ccCloud->getPoint(i);  
        cloud->points[i].x = point->x;  
        cloud->points[i].y = point->y;  
        cloud->points[i].z = point->z;  
    }  
    // -----------------------------对话框---------------------------------------  
    float radius = QInputDialog::getDouble(this, QStringLiteral("参数设置"), QStringLiteral("采样比例: "), 50, 0, 100, 4);  
    // ----------------------------随机下采样--------------------------------------  
    pcl::PointCloud<pcl::PointXYZ>::Ptr filtered(new pcl::PointCloud<pcl::PointXYZ>);  
    pcl::RandomSample<pcl::PointXYZ> us;  
    us.setInputCloud(cloud);  
    us.setSample(cloud->size()*radius/100.0);  
    us.filter(*filtered);  
    // ------------------------PCL->CloudCompare--------------------------------  
    if (!filtered->empty())  
    {  
        ccPointCloud* newPointCloud = new ccPointCloud(QString("RandomSample"));  
        for (int i = 0; i < filtered->size(); ++i)  
        {  
            double x = filtered->points[i].x;  
            double y = filtered->points[i].y;  
            double z = filtered->points[i].z;  
            newPointCloud->addPoint(CCVector3(x, y, z));  
        }  
        newPointCloud->setRGBColor(ccColor::Rgba(255, 255, 255, 255));  
        newPointCloud->showColors(true);  
        if (ccCloud->getParent())  
        {  
            ccCloud->getParent()->addChild(newPointCloud);  
        }  
        ccCloud->setEnabled(false);  
        addToDB(newPointCloud);  
        refreshAll();  
        updateUI();  
    }  
    else  
    {  
        ccCloud->setEnabled(true);  
        // Display a warning message in the console  
        dispToConsole("Warning: example shouldn't be used as is", ccMainAppInterface::WRN_CONSOLE_MESSAGE);  
    }  
}

  （2）采样结果
  ①采样前
  在这里插入图片描述

  ②采样后
  在这里插入图片描述

3.VoxelGrid体素下采样

  （1）实现代码

// 体素滤波器
void MainWindow::doActionPCLVoxelGrid()  
{  
    if (getSelectedEntities().size() != 1)  
    {  
        ccLog::Print(QStringLiteral("只能选择一个点云实体"));  
    return;  
    }  
    ccHObject* entity = getSelectedEntities()[0];  
    ccPointCloud* ccCloud = ccHObjectCaster::ToPointCloud(entity);  
    // ---------------------------读取数据到PCL----------------------------------  
    pcl::PointCloud<pcl::PointXYZ>::Ptr cloud(new pcl::PointCloud<pcl::PointXYZ>);  
    cloud->resize(ccCloud->size());  
    for (int i = 0; i < cloud->size(); ++i)  
    {  
        const CCVector3* point = ccCloud->getPoint(i);  
        cloud->points[i].x = point->x;  
        cloud->points[i].y = point->y;  
        cloud->points[i].z = point->z;  
    }  
    // -----------------------------对话框---------------------------------------  
    float radius = QInputDialog::getDouble(this, QStringLiteral("参数设置"), QStringLiteral("体素大小: "), 0.1, 0, 100, 4);  
    // ----------------------------体素下采样-------------------------------------  
    pcl::PointCloud<pcl::PointXYZ>::Ptr filtered(new pcl::PointCloud<pcl::PointXYZ>);  
    pcl::VoxelGrid<pcl::PointXYZ> us;  
    us.setInputCloud(cloud);  
    us.setLeafSize(radius, radius, radius);  
    us.filter(*filtered);  
    // ------------------------PCL->CloudCompare--------------------------------  
    if (!filtered->empty())  
    {  
        ccPointCloud* newPointCloud = new ccPointCloud(QString("VoxelGrid"));  
        for (int i = 0; i < filtered->size(); ++i)  
        {  
            double x = filtered->points[i].x;  
            double y = filtered->points[i].y;  
            double z = filtered->points[i].z;  
            newPointCloud->addPoint(CCVector3(x, y, z));  
        }  
        newPointCloud->setRGBColor(ccColor::Rgba(255, 255, 255, 255));  
        newPointCloud->showColors(true);  
        if (ccCloud->getParent())  
        {  
            ccCloud->getParent()->addChild(newPointCloud);  
        }  
        ccCloud->setEnabled(false);  
        addToDB(newPointCloud);  
        refreshAll();  
        updateUI();  
    }  
    else  
    {  
        ccCloud->setEnabled(true);  
        // Display a warning message in the console  
        dispToConsole("Warning: example shouldn't be used as is", ccMainAppInterface::WRN_CONSOLE_MESSAGE);  
    }  
}

  （2）采样结果
  ①采样前
  在这里插入图片描述

  ②采样后
  在这里插入图片描述

4.UniformSampling均匀采样

  （1）实现代码

// 均匀采样
void MainWindow::doActionPCLUniformSampling()  
{  
    if (getSelectedEntities().size() != 1)  
    {  
        ccLog::Print(QStringLiteral("只能选择一个点云实体"));  
    return;  
    }  
    ccHObject* entity = getSelectedEntities()[0];  
    ccPointCloud* ccCloud = ccHObjectCaster::ToPointCloud(entity);  
    // ---------------------------读取数据到PCL----------------------------------  
    pcl::PointCloud<pcl::PointXYZ>::Ptr cloud(new pcl::PointCloud<pcl::PointXYZ>);  
    cloud->resize(ccCloud->size());  
    for (int i = 0; i < cloud->size(); ++i)  
    {  
        const CCVector3* point = ccCloud->getPoint(i);  
        cloud->points[i].x = point->x;  
        cloud->points[i].y = point->y;  
        cloud->points[i].z = point->z;  
    }  
    // -----------------------------对话框---------------------------------------  
    float radius = QInputDialog::getDouble(this, QStringLiteral("参数设置"), QStringLiteral("搜索半径: "), 0.1, 0, 100, 4);  
    // ----------------------------均匀采样--------------------------------------  
    pcl::PointCloud<pcl::PointXYZ>::Ptr filtered(new pcl::PointCloud<pcl::PointXYZ>);  
    pcl::UniformSampling<pcl::PointXYZ> us;  
    us.setInputCloud(cloud);  
    us.setRadiusSearch(radius);  
    us.filter(*filtered);  
    // ------------------------PCL->CloudCompare--------------------------------  
    if (!filtered->empty())  
    {  
        ccPointCloud* newPointCloud = new ccPointCloud(QString("UniformSampling"));  
        for (int i = 0; i < filtered->size(); ++i)  
        {  
            double x = filtered->points[i].x;  
            double y = filtered->points[i].y;  
            double z = filtered->points[i].z;  
            newPointCloud->addPoint(CCVector3(x, y, z));  
        }  
        newPointCloud->setRGBColor(ccColor::Rgba(255, 255, 255, 255));  
        newPointCloud->showColors(true);  
        if (ccCloud->getParent())  
        {  
            ccCloud->getParent()->addChild(newPointCloud);  
        }  
        ccCloud->setEnabled(false);  
        addToDB(newPointCloud);  
        refreshAll();  
        updateUI();  
    }  
    else  
    {  
        ccCloud->setEnabled(true);  
        // Display a warning message in the console  
        dispToConsole("Warning: example shouldn't be used as is", ccMainAppInterface::WRN_CONSOLE_MESSAGE);  
    }  
}

  （2）采样结果
  ①采样前
  在这里插入图片描述

  ②采样后
  在这里插入图片描述

5. MovingLeastSquares增采样

  （1）实现代码

//增采样
void MainWindow::doActionPCLMovingLeastSquares()  
{  
    if (getSelectedEntities().size() != 1)  
    {  
        ccLog::Print(QStringLiteral("只能选择一个点云实体"));  
    return;  
    }  
    ccHObject* entity = getSelectedEntities()[0];  
    ccPointCloud* ccCloud = ccHObjectCaster::ToPointCloud(entity);  
    // ---------------------------读取数据到PCL----------------------------------  
    pcl::PointCloud<pcl::PointXYZ>::Ptr cloud(new pcl::PointCloud<pcl::PointXYZ>);  
    cloud->resize(ccCloud->size());  
    for (int i = 0; i < cloud->size(); ++i)  
    {  
        const CCVector3* point = ccCloud->getPoint(i);  
        cloud->points[i].x = point->x;  
        cloud->points[i].y = point->y;  
        cloud->points[i].z = point->z;  
    }  
    // -----------------------------对话框---------------------------------------  
    float radius = QInputDialog::getDouble(this, QStringLiteral("参数设置"), QStringLiteral("搜索邻域的半径: "), 0.03, 0, 100, 4);  
    // ----------------------------增采样--------------------------------------  
    pcl::PointCloud<pcl::PointXYZ>::Ptr filtered(new pcl::PointCloud<pcl::PointXYZ>);  
    pcl::MovingLeastSquares<pcl::PointXYZ, pcl::PointXYZ>  us;  
    us.setInputCloud(cloud);  
    pcl::search::KdTree<pcl::PointXYZ>::Ptr kdtree;  //定义搜索方法  
    us.setSearchMethod(kdtree);   //设置搜索方法  
    us.setSearchRadius(radius);   //设置搜索邻域的半径  
    us.setUpsamplingMethod(pcl::MovingLeastSquares<pcl::PointXYZ, pcl::PointXYZ>::SAMPLE_LOCAL_PLANE);   //对点云进行上采样  
    us.setUpsamplingRadius(0.03);   //设置采样半径大小，3cm  
    us.setUpsamplingStepSize(0.02);  //设置采样步长大小，2cm  
    us.process(*filtered);  
    // ------------------------PCL->CloudCompare--------------------------------  
    if (!filtered->empty())  
    {  
        ccPointCloud* newPointCloud = new ccPointCloud(QString("MovingLeastSquares"));  
        for (int i = 0; i < filtered->size(); ++i)  
        {  
            double x = filtered->points[i].x;  
            double y = filtered->points[i].y;  
            double z = filtered->points[i].z;  
            newPointCloud->addPoint(CCVector3(x, y, z));  
        }  
        newPointCloud->setRGBColor(ccColor::Rgba(255, 255, 255, 255));  
        newPointCloud->showColors(true);  
        if (ccCloud->getParent())  
        {  
            ccCloud->getParent()->addChild(newPointCloud);  
        }  
        ccCloud->setEnabled(false);  
        addToDB(newPointCloud);  
        refreshAll();  
        updateUI();  
    }  
    else  
    {  
        ccCloud->setEnabled(true);  
        // Display a warning message in the console  
        dispToConsole("Warning: example shouldn't be used as is", ccMainAppInterface::WRN_CONSOLE_MESSAGE);  
    }  
}

  （2）采样结果
  ①采样前
  在这里插入图片描述

  ②采样后
  在这里插入图片描述

6.SamplingSurfaceNormal非均匀体素采样

  （1）实现代码

//非均匀体素采样
void MainWindow::doActionPCLSamplingSurfaceNormal()  
{  
    if (getSelectedEntities().size() != 1)  
    {  
        ccLog::Print(QStringLiteral("只能选择一个点云实体"));  
    return;  
    }  
    ccHObject* entity = getSelectedEntities()[0];  
    ccPointCloud* ccCloud = ccHObjectCaster::ToPointCloud(entity);  
    // ---------------------------读取数据到PCL----------------------------------  
    pcl::PointCloud<pcl::PointXYZ>::Ptr cloud(new pcl::PointCloud<pcl::PointXYZ>);  
    cloud->resize(ccCloud->size());  
    pcl::PointCloud<pcl::PointNormal>::Ptr incloud(new pcl::PointCloud <pcl::PointNormal>());  
    for (int i = 0; i < cloud->size(); ++i)  
    {  
        const CCVector3* point = ccCloud->getPoint(i);  
        cloud->points[i].x = point->x;  
        cloud->points[i].y = point->y;  
        cloud->points[i].z = point->z;  
    pcl::PointNormal pt;  
    pt.x = point->x;  
    pt.y = point->y;  
    pt.z = point->z;  
    incloud->points.push_back(pt);  
    }  
    // -----------------------------对话框---------------------------------------  
    float radius = QInputDialog::getDouble(this, QStringLiteral("参数设置"), QStringLiteral("采样比例: "),0.3, 0, 100, 4);  
    incloud->width = 1;  
    incloud->height = uint32_t(incloud->points.size());  
    // ----------------------------随机下采样--------------------------------------  
    pcl::PointCloud<pcl::PointNormal>::Ptr filtered(new pcl::PointCloud<pcl::PointNormal>);  
    pcl::SamplingSurfaceNormal<pcl::PointNormal> us;  
    us.setInputCloud(incloud);  
    us.setRatio(radius);  
    us.filter(*filtered);  
    // ------------------------PCL->CloudCompare--------------------------------  
    if (!filtered->empty())  
    {  
        ccPointCloud* newPointCloud = new ccPointCloud(QString("SamplingSurfaceNormal"));  
        for (int i = 0; i < filtered->size(); ++i)  
        {  
            double x = filtered->points[i].x;  
            double y = filtered->points[i].y;  
            double z = filtered->points[i].z;  
            newPointCloud->addPoint(CCVector3(x, y, z));  
        }  
        newPointCloud->setRGBColor(ccColor::Rgba(255, 255, 255, 255));  
        newPointCloud->showColors(true);  
        if (ccCloud->getParent())  
        {  
            ccCloud->getParent()->addChild(newPointCloud);  
        }  
        ccCloud->setEnabled(false);  
        addToDB(newPointCloud);  
        refreshAll();  
        updateUI();  
    }  
    else  
    {  
        ccCloud->setEnabled(true);  
        // Display a warning message in the console  
        dispToConsole("Warning: example shouldn't be used as is", ccMainAppInterface::WRN_CONSOLE_MESSAGE);  
    }  
}

  （2）采样结果
  ①采样前
  在这里插入图片描述

  ②采样后
  在这里插入图片描述

参考资料：
[1] 来吧!我在未来等你!. CloudCompare二次开发之如何配置PCL点云库？; 2023-05-15 [accessed 2023-05-16].
[2] 自动驾驶之心. 聊一聊点云PCL中常用的高级采样方法; 2023-01-17 [accessed 2023-05-16].
[3] 悠缘之空. PCL函数库摘要——采样一致性; 2021-11-07 [accessed 2023-05-16].
[4] 陈三章. PCL学习笔记——点云曲面重建（一）; 2019-04-03 [accessed 2023-05-16].

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一、改造HashTable 实现了哈希表&#xff08;开散列&#xff09;&#xff0c;再将其封装为unordered_map和unordered_set。 HashTable的改造与RBTree的改造大致相同&#xff1a; 改造节点 template<class T> struct HashNode {//std::pair<K, V> _kv;//HashNod…
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【AI思维空间】ChatGPT纵横编程世界，点亮智慧火花 | 京东云技术团队

【AI思维空间】ChatGPT纵横编程世界，点亮智慧火花 | 京东云技术团队

作者&#xff1a;京东零售 王英杰 概述 该文档记录云交易开发小伙伴儿们在开发过程中的实际应用案例&#xff0c;记录典型案例&#xff0c;以解决开发过程中的实际问题为主&#xff0c;涵盖设计方案、编码、测试、集成、部署等等。 目的&#xff1a;贡献最佳实践&#xff0c;…
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案例6：Java社区志愿者服务系统设计与实现开题报告

案例6：Java社区志愿者服务系统设计与实现开题报告

博主介绍&#xff1a;✌全网粉丝30W,csdn特邀作者、博客专家、CSDN新星计划导师、java领域优质创作者,博客之星、掘金/华为云/阿里云/InfoQ等平台优质作者、专注于Java技术领域和毕业项目实战✌ &#x1f345;文末获取源码联系&#x1f345; &#x1f447;&#x1f3fb; 精彩专…
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全面升级：知否AI问答场景导航功能震撼登场

全面升级：知否AI问答场景导航功能震撼登场

今日&#xff0c;知否AI问答平台推出全新的场景功能&#xff0c;为用户提供更全面、高效的智能问答服务&#xff0c;再也不用担心找不到适合自己的场景入口了。 此次升级涵盖了50多个场景&#xff0c;包括论文助手、公司文案、营销文案、多语言翻译、行政公文、科研课题、招投…
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bat脚本、dos命令

bat脚本、dos命令

bat脚本 bat脚本就是DOS批处理脚本&#xff0c;就是将一系列DOS命令按照一定顺序排列而形成的集合&#xff0c;运行在windows命令行环境上。这个文件的每一行都是一条DOS命令 在命令提示下键入批处理文件的名称&#xff0c;或者双击该批处理文件&#xff0c;系统就会调用Cmd.…
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服务器信息收集

服务器信息收集

#Version&#xff1a;1.2 #Modify Date&#xff1a;2013-05-21 #说明&#xff1a; #该脚本可以获取计算机名,域名,IP地址,操作系统版本,CPU名称单颗CPU内核数量*CPU个数,内存大小(GB),单块磁盘大小,计算机序列号,制造商,计算机型号 #该脚本先将计算机信息输出到txt文件中&…
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浅谈Gradle构建工具

浅谈Gradle构建工具

一、序言 常见的项目构建工具有Ant、Maven、Gradle&#xff0c;以往项目常见采用Maven进构建&#xff0c;但随着技术的发展&#xff0c;越来越多的项目采用Gradle进行构建&#xff0c;例如 Spring-boot。Gradle站在了Ant和Maven构建工具的肩膀上&#xff0c;使用强大的表达式语…
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千万不要乱操作了！医院机房这么做真高级

千万不要乱操作了！医院机房这么做真高级

各类中心数据机房广泛分布于银行、库房、交通、电信、医院、教育等行业。系统故障和人为操作不当可能导致各种业务中断或数据丢失&#xff0c;进而影响企业业务的停滞和运行。 医院管理3大难题和挑战 01.缺乏预警、告警机制 医院在使用自动化监控系统之前&#xff0c;主要靠人…
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springboot足球赛事安排球队管理系统

springboot足球赛事安排球队管理系统

系统主要有球队赛程安排&#xff0c;包括比赛数据&#xff0c;球员信息&#xff0c;球员实时数据&#xff0c;球队纪念品售卖 Spring Boot 是 Spring 家族中的一个全新的框架&#xff0c;它用来简化Spring应用程序的创建和开发过程。也可以说 Spring Boot 能简化我们之前采用SS…
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09——path的使用

09——path的使用

一、path 是 svg 中最强大的图形 用于定义一个 路径所有命令均允许小写字母。大写 表示绝对定位&#xff0c;小写 表示 相对定位 &#xff08;相对于上一个结束的坐标&#xff09;d 属性中包含所有路径的点&#xff0c;可根据命令缩写 自由组合 命令 名称 …
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Windows 11 反转鼠标和触摸板滚动方向

Windows 11 反转鼠标和触摸板滚动方向

如果在使用 Windows 10 设备时不喜欢鼠标或触摸板的「下滚上移&#xff0c;上滚下移」方式&#xff0c;可以通过调整「Windows 设备」或更改注册表 2 种方式来反转滚动方向。 下面就为大家介绍详细步骤。 Windows 11反转触摸板滚动方向 要通过调整「Windows 设置」反转触摸板…
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