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三维点云数据简介

1 什么是点云数据

点云数据是指在一个三维坐标系中的一组向量的集合。这些向量通常以X，Ｙ，Z三维坐标的形式表示，一般主要代表一个物体的外表面几何形状，除此之外点云数据还可以附带RGB信息，即每个坐标点的颜色信息，或者是其他的信息。

2 点云数据格式——PCD文件

在这里推荐大家都将都将点云数据保存为 *.pcd文件，因为有pcl这个开源库专门处理pcd格式的文件，它实现了点云获取、滤波、分割、配准、检索、特征提取、识别、追踪、曲面重建、可视化等。
下面是通过pycharm编辑器解析的.pcd文件：

2.1 下面介绍该文件每行具体所代表的含义：

(1).VERSION 0.7
指定pcd文件的版本。

(2).FIELDS
指定每个点可以具有的维度，以及每个维度所代表的含义。
例如：FIELDS x y z r g b表示该点的位置信息（x，y，z），颜色信息（r，g，b）。

(3).SIZE
以字节为单位指定每个数据所占用的内存。

(4).TYPE
指定每个数据的数据类型。其中无效的点的通常存储为NAN类型。
I:可表示int8,int16,int32。
U:可表示uint8,unit16,uint32。
F:表示float（上图所用的为浮点类型）。

(5).COUNT
指定每个维度有多少元素。
例如xyz数据通常只有一个元素。

(6).WIDTH
指定数据点的宽度,它包含两个含义：
1.可指定点云总个数(与POINTS相同)，用于无组织的数据。
2.可指定有组织点云数据的宽度(连续点的总数)。

(7).HEIGTH
指定数据点的高度,它包含两个含义：
1.可指定有组织的点云数据的高度(总行数)。
2.对未组织的数据,它被设置为1。

(8).POINTS
指定点云总个数。

(9).VIEWPOINT
采集数据时的视点(由平移tx,ty,tz和四元数qw,qx,qy,qz组成)。

(10).DATA
点云数据存储的数据类型(支持ascii和binary)。如果以ASCII形式，每一点占据一个新行。

3 总结

所有的pcd文件前十行必须是以上的格式，并且不能改变顺序。

4 PCD文件中写入点云

write_pcd.cpp :#include <iostream>              //标准C++库中的输入输出的头文件
#include <pcl/io/pcd_io.h>           //PCD读写类相关的头文件
#include <pcl/point_types.h>      //PCL中支持的点类型的头文件intmain (int argc, char** argv)
{//实例化的模板类PointCloud  每一个点的类型都设置为pcl::PointXYZ
/*************************************************点PointXYZ类型对应的数据结构Structure PointXYZ{float x;float y;float z;};
**************************************************/pcl::PointCloud<pcl::PointXYZ> cloud; //创建一个存储点云的容器，容器中每个点的类型是pcl::PointXYZ。// 并设置点云容器适当的参数（width height is_dense）cloud.width    = 5;cloud.height   = 1;cloud.is_dense = false;  //不是稠密型的cloud.points.resize (cloud.width * cloud.height);  //点云总数大小//用随机数的值填充PointCloud点云对象 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);}//把PointCloud对象数据存储在 test_pcd.pcd文件中,并以ascii码的形式。pcl::io::savePCDFileASCII ("test_pcd.pcd", cloud); //打印输出存储的点云数据std::cerr << "Saved " << cloud.points.size () << " data points to test_pcd.pcd." << 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;return (0);
}

5 从PCD文件读取点云数据

write.cpp:#include <iostream>              //标准C++库中的输入输出的头文件
#include <pcl/io/pcd_io.h>       //PCD读写类相关的头文件
#include <pcl/point_types.h>     //PCL中支持的点类型的头文件int
main (int argc, char** argv)
{ //创建一个PointCloud<pcl::PointXYZ>    boost共享指针并进行实例化pcl::PointCloud<pcl::PointXYZ>::Ptr cloud (new pcl::PointCloud<pcl::PointXYZ>);//打开点云文件if (pcl::io::loadPCDFile<pcl::PointXYZ> ("test_pcd.pcd", *cloud) == -1) {PCL_ERROR ("Couldn't read file test_pcd.pcd \n");return (-1);}
//默认就是而二进制块读取转换为模块化的PointCLoud格式里pcl::PointXYZ作为点类型  然后打印出来std::cout << "Loaded "<< cloud->width * cloud->height<< " data points from test_pcd.pcd with the following fields: "<< std::endl;for (size_t i = 0; i < cloud->points.size (); ++i)std::cout << "    " << cloud->points[i].x<< " "    << cloud->points[i].y<< " "    << cloud->points[i].z << std::endl;return (0);
}

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