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(一) 概述，安装配置(避免找不到库文件)，常用类
|PCL点云|
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PCL包括多个子模块库。最重要的PCL模块库有如下：过滤器Filters、特征Features、关键点Keypoints、配准Registration、Kd树Kd-tree、八叉树Octree、切分Segmentation、Sample Consensus、Surface、Range Image、文件读写I/O、Visualization、通用库Common、Search
PCL框架.png

PCL中的所有模块和算法都是通过Boost共享指针来传送数据的，因而避免了多次复制系统中已存在的数据的需要

ROS中已经安装了pcl，不必再安装了，而且网上给的那个源一直添加失败，服务器在国外。但是ROS的pcl缺工具包，比如查看点云图片的pcl_viewer。它的安装命令是：sudo apt-get install pcl-tools

优点:

  • 可以表达物体的空间轮廓和具体位置

  • 点云本身和视角无关，也就是你可以任意旋转，可以从不同角度和方向观察一个点云，而且不同的点云只要在同一个坐标系下就可以直接融合

缺点：

  • 点云并不是稠密的表达，一般比较稀疏，放大了看，会看到一个个孤立的点。它的周围是黑的，也就是没有信息。所以在空间很多位置其实没有点云，这部分的信息是缺失的。

  • 点云的分辨率和离相机的距离有关。离近了看不清是个什么东西，只能拉的很远才能看个大概。

安装

编译pcl-1.8

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mkdir build
cd build
# 配置cmake
cmake -DCMAKE_BUILD_TYPE=None -DCMAKE_INSTALL_PREFIX=/usr \ -DBUILD_GPU=ON-DBUILD_apps=ON -DBUILD_examples=ON \ -DCMAKE_INSTALL_PREFIX=/usr ..
make
sudo make install

如果ubuntu 22.04且通过sudo apt install libpcl-dev安装的pcl。那么pcl版本可能是1.12，如果vtk版本正好又是9.1，二者存在冲突会导致不能正常显示。

cmake配置

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cmake_minimum_required(VERSION 2.6)
project(pcl_test)

find_package(PCL 1.7 REQUIRED)
# 可选的工具包
find_package(catkin REQUIRED COMPONENTS
  pcl_conversions
  pcl_ros
)
list(REMOVE_ITEM PCL_LIBRARIES "vtkproj4")
include_directories(${PCL_INCLUDE_DIRS})
link_directories(${PCL_LIBRARY_DIRS})
add_definitions(${PCL_DEFINITIONS})

add_executable(pcl_test main.cpp)
target_link_libraries (pcl_test ${PCL_LIBRARIES})

PCL中常见的PointT类型

PointXYZ是使用最常见的一个点数据类型，因为他之包含三维XYZ坐标信息，这三个浮点数附加一个浮点数来满足存储对齐，可以通过points[i].data[0]或者points[i].x访问点X的坐标值

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union
{
	float data[4];
	struct
	{
		float x;
		float y;
		float z;
	};
};

PointXYZRGB也是个union，成员如下：

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union{
	float data[4];
	struct
	{
		float x;
		float y;
		float z;
	};
};
union{
	struct{
		float rgb;
	};
	float data_c[4];
};

在使用PCL库的时候，经常需要显示点云，可以用下面这段代码：

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#include <pcl/visualization/cloud_viewer.h>

typedef pcl::PointXYZRGB PointT;
typedef pcl::PointCloud<PointT> PointCloudT;

PointCloudT::Ptr cloud(new PointCloudT);

cloud->is_dense = false;
// 打开点云文件，获取的是vertex
if(pcl::io::loadPLYFile("file.ply", *cloud) <0 )
{
	PCL_ERROR("loading cloud failed !");
	return -1;
}
cout<< "点云共有： "<< cloud->size()<<"个点"<<endl;   //文件中vertex的个数

pcl::visualization::CloudViewer viewer ("Viewer");
viewer.showCloud(cloud);

while (!viewer.wasStopped ())
{

}

变换点云

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pcl::transformPointCloud (*cloud_in, *cloud_out, matrix);

cloud_in为源点云，cloud_out为变换后的点云，注意这里的matrix是4X4的欧拉矩阵，也就是第一行为R,t；第二行为0,1的矩阵

PCLVisualizer类与CloudViewer类

对于CloudViewer类来说，其方法有大致以下几类

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void showCloud()

void wasStopped()  // 关闭窗口

void runOnVisualizationThread()
void runOnVisualizationThreadOnce ()

void removeVisualizationCallable()
// 键盘鼠标的响应
boost::signals2::connection registerKeyboardCallback()
boost::signals2::connection registerMouseCallback()
boost::signals2::connection registerPointPickingCallback()

常用代码：

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pcl::visualization::CloudViewer viewer("3D Point Cloud Viewer");
// 除了显示什么都不能干
viewer.showCloud(m_cloud);
while(!viewer.wasStopped())
{
}


如果只是简单显示点云，调用CloudViewer就可以了。PCLVisualizer更加强大，可以改变窗口背景，还可以添加球体，设置文本，功能特别丰富

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boost::shared_ptr<pcl::visualization::PCLVisualizer> viewer(new pcl::visualization::PCLVisualizer("3D Viewer"));
viewer->setBackgroundColor(0, 0, 0);

int v1(0);
int v1(1);
// 视窗的x轴最小值，y轴最小值，x轴最大值，y轴最大值
viewer->createViewPort(0.0, 0, 0.5, 1.0, v1); //创建左视窗
viewer->createViewPort(0.5, 0, 1.0, 1.0, v2); //创建右视窗
viewer->addPointCloud<pcl::PointXYZ>(cloud, "sample cloud");
viewer->setPointCloudRenderingProperties(pcl::visualization::PCL_VISUALIZER_POINT_SIZE, 1, "sample cloud");
viewer->addCoordinateSystem(1.0);
viewer->initCameraParameters();
// 代码最后，都会出现这样一个while循环，在spinOnce中为界面刷新保留了时间
while (!viewer->wasStopped())
{
	viewer->spinOnce(100);   // 多长时间调用内部渲染一次
	boost::this_thread::sleep(boost::posix_time::microseconds(100000));  //延时0.1秒
}

addPointCloud函数将点云添加到视窗对象中，并定义一个唯一的字符串作为ID号，利用此字符串保证在其他成员方法中也能标识引用该点云，多次调用addPointCloud()，可以实现多个点云的添加，每调用一次就创建一个新的ID号。如果想更新一个已经显示的点云，可以使用updatePointCloud函数。删除有removePointCloud(ID号)和removeAllPointClouds。 这里使用的是最简单的一个重载，此外可以在第二个参数添加PointCloudColorHandler或PointCloudColorHandler

PCLVisualizer类的键盘事件

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bool next_iteration = false;
void keyboardEventOccurred(const pcl::visualization::KeyboardEvent& event, void* nothing){
  if(event.getKeySym() == "space" && event.keyDown()){
      next_iteration = true;
  }
}

int main()
{
  pcl::visualization::PCLVisualizer *viewer;
  // 必须要给PCLVisualizer指针赋值实例化对象
  viewer = new pcl::visualization::PCLVisualizer("PCL Windows");
  viewer->registerKeyboardCallback(&keyboardEventOccurred, (void*)NULL);
  
  while(!viewer->wasStopped())
  {
	viewer->spinOnce(100);
    boost::this_thread::sleep(boost::posix_time::microseconds (100000));
    if(next_iteration)
    {}
  }
  return 0;
}

其他常用函数

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// 初始化相机参数
initCameraParameters();
setCameraPosition(
        0, 0, 5,                                // camera位置
        0, 0, 4,                                // view向量--相机朝向
        0, 1, 5                                 // up向量
        );

还可以对不同的视窗添加文字和背景颜色

参考:
PCL库简要说明
PCL中可用的PointT类型
PCLVisualizer
PCLVisualizer可视化类