PCL點云庫(2) - IO模塊 - Toy模板網(wǎng)

這篇具有很好參考價值的文章主要介紹了PCL點云庫(2) - IO模塊。希望對大家有所幫助。如果存在錯誤或未考慮完全的地方，請大家不吝賜教，您也可以點擊"舉報違法"按鈕提交疑問。

2.1 IO模塊接口

2.2?PCD數(shù)據(jù)讀寫

（1） PCD數(shù)據(jù)解析

（2）PCD文件讀寫示例

2.3?PLY數(shù)據(jù)讀寫

（1）PLY數(shù)據(jù)解析

（2）PLY文件讀寫示例

2.4 OBJ數(shù)據(jù)讀寫

（1）OBJ數(shù)據(jù)解析

（2）OBJ文件讀寫示例

2.5?VTK數(shù)據(jù)讀寫

（1）VTK數(shù)據(jù)解析

（2）VTK文件讀寫示例

2.6 保存為PNG

2.1 IO模塊接口

參考文章：PCL函數(shù)庫摘要——IO模塊_pcl/io_悠緣之空的博客-CSDN博客

（1）Class pcl::FileReader

類FileReader定義了PCD文件的讀取接口,主要用做其他讀取類的父類。

（2）Class pcl::FileWriter

類FileWriter 與 FileReader對應(yīng),是寫人PCD文件的類接口定義,可以作為其它寫入類的父類。

（3）Class pcl::Grabber

類Grabber為PCL1.X對應(yīng)的設(shè)備驅(qū)動接口的基類定義。

（4）Class openni_wrapper::OpenNIDevice

類OpenNIDevice定義OpenNI設(shè)備的基類，繼承該基類可以實現(xiàn)不同的OpenNI設(shè)備子類，用于獲取包括紅外數(shù)據(jù)、RGB數(shù)據(jù)、深度圖像數(shù)據(jù)等。

（5）Class openni_wrapper::DeviceKinect

（6）Class openni_wrapper::DevicePrimesense

（7）Class openni_wrapper::DeviceXtionPro

以上3個類分別封裝了Kinect,Primesense,XtionPro相關(guān)設(shè)備操作和數(shù)據(jù)獲取操作實現(xiàn),其詳細(xì)接口參考其父類OpenNIDevice的關(guān)鍵函數(shù)說明。

（8）Class openni_wrapper::DeviceONI

封裝了利用ONI文件回放虛擬類kinect設(shè)備的操作和數(shù)據(jù)獲取操作實現(xiàn),其詳細(xì)接口參考其父類OpenNIDevice的關(guān)鍵函數(shù)說明。

（9）Class openni_wrapper::OpenNIDriver

類OpenNIDriver采用單例模式實現(xiàn)對底層驅(qū)動的封裝,里面包含一xn::Context對象,提供給所有設(shè)備使用。該類提供了枚舉和訪問所有設(shè)備的方法實現(xiàn)。

（10）Class openni_wrapper::OpenNIException

類OpenNIException封裝一般的異常處理實現(xiàn)。

（11）Class openni_wrapper::Image

類Image是簡單的圖像數(shù)據(jù)封裝基類。

（12）Class openni_wrapper::ImageBayerGRBG

（13）Class openni_wrapper::ImageRGB24

（14）Class openni_wrapper::ImageYUV422 Class Reference

以上3個類分別實現(xiàn)了對原始數(shù)據(jù) BayerGRBG ,RGB24、YUV422到圖像轉(zhuǎn)化接口,詳細(xì)參考其父類關(guān)鍵函數(shù)說明。

（15）Class pcl::OpenNIGrabber

類OpenNIGrabber 實現(xiàn)對OpenNI設(shè)備(例如Primesense PSDK，MicrosoftKinect，Asus XTion Pro/Live)數(shù)據(jù)的采集接口,詳細(xì)參考其父類Grabber 關(guān)鍵函數(shù)說明。

（16）Class pcl::PCDReader

（17）Class pcl::PLYReader

以上兩個類分別是PCD、PLY文件格式讀入接口的實現(xiàn),詳細(xì)參考其父類pcl: :FileReader。

（18）Class pcl::PLYWriter

（19）Class pcl::PCDWriter

以上兩個類分別是PCD、PLY文件格式寫出接口的實現(xiàn),詳細(xì)參考其父類pcl: :FileWriter。

（20）Class pcl::io::IOException

類pcl::io::IOException 是I/O相關(guān)的異常處理接口實現(xiàn),詳細(xì)參考其父類PCLEx-ception。

（21）I/O模塊其他關(guān)鍵成員

2.2?PCD數(shù)據(jù)讀寫

（1） PCD數(shù)據(jù)解析

# .PCD v0.7 - Point Cloud Data file format
VERSION 0.7
FIELDS x y z _
SIZE 4 4 4 1
TYPE F F F U
COUNT 1 1 1 4
WIDTH 112099
HEIGHT 1
VIEWPOINT 0 0 0 1 0 0 0
POINTS 112099
DATA binary

VERSION 0.7：指定pcd文件的版本。
FIELDS：指定每個點可以具有的維度，以及每個維度所代表的含義。例如：FIELDS x y z r g b表示該點的位置信息（x，y，z），顏色信息（r，g，b）。
SIZE：以字節(jié)為單位指定每個數(shù)據(jù)所占用的內(nèi)存。
TYPE：指定每個數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)類型。其中無效的點的通常存儲為NAN類型。

????????????I:可表示int8,int16,int32。
????????????U:可表示uint8,unit16,uint32。
????????????F:表示float（上圖所用的為浮點類型）。

COUNT：指定每個維度有多少元素。例如xyz數(shù)據(jù)通常只有一個元素。
WIDTH：指定數(shù)據(jù)點的寬度,它包含兩個含義：（1）可指定點云總個數(shù)(與POINTS相同)，用于無組織的數(shù)據(jù)。（2）可指定有組織點云數(shù)據(jù)的寬度(連續(xù)點的總數(shù))。
HEIGTH：?指定數(shù)據(jù)點的高度,它包含兩個含義：（1）可指定有組織的點云數(shù)據(jù)的高度(總行數(shù))。（2）對未組織的數(shù)據(jù),它被設(shè)置為1。
POINTS：指定點云總個數(shù)。
VIEWPOINT：采集數(shù)據(jù)時的視點(由平移tx,ty,tz和四元數(shù)qw,qx,qy,qz組成)。
DATA：點云數(shù)據(jù)存儲的數(shù)據(jù)類型(支持ascii和binary)。如果以ASCII形式，每一點占據(jù)一個新行。

（2）PCD文件讀寫示例

cmake_minimum_required(VERSION 2.6)
project(pcd)
 
find_package(PCL 1.10 REQUIRED)
 
include_directories(${PCL_INCLUDE_DIRS})
link_directories(${PCL_LIBRARY_DIRS})
add_definitions(${PCL_DEFINITIONS})
 
add_executable(pcd pcd.cpp)
 
target_link_libraries (pcd ${PCL_LIBRARIES})
 
install(TARGETS pcd RUNTIME DESTINATION bin)

#include <iostream>
#include <pcl/point_cloud.h>
#include <pcl/io/pcd_io.h>
#include <pcl/visualization/pcl_visualizer.h>

using namespace std;

int main()
{
    pcl::PCDReader reader;
    pcl::PCLPointCloud2 org;
    pcl::io::loadPCDFile("../pcdfile.pcd",org);

    for(auto &f : org.fields)
    cout << f.name;

    pcl::PointCloud<pcl::PointXYZ> cloud;
    pcl::fromPCLPointCloud2<pcl::PointXYZ>(org,cloud);

    pcl::PCDWriter writer;
    pcl::io::savePCDFileBinaryCompressed("../savepcdfile.pcd",cloud);
    pcl::visualization::PCLVisualizer::Ptr viewer(new pcl::visualization::PCLVisualizer);
    viewer->setWindowName("PCDFile");
    viewer->addPointCloud(cloud.makeShared());
    while (!viewer->wasStopped())
    {
        viewer->spinOnce(100);
    }
    return 0;
}

PCL點云庫(2) - IO模塊

2.3?PLY數(shù)據(jù)讀寫

（1）PLY數(shù)據(jù)解析

典型的PLY文件結(jié)構(gòu)：

頭部
頂點列表
面片列表
其他元素列表

ply
format ascii 1.0
element vertex 14806
property float x
property float y
property float z
property float nx
property float ny
property float nz
element face 0
property list uchar int vertex_indices
end_header
0.91441 -0.536438 0.822624 -0.0442205 -0.930906 0.362575
0.933494 -0.545228 0.820276 0.073409 -0.981856 0.174844
...

（2）PLY文件讀寫示例

cmake_minimum_required(VERSION 2.6)
project(ply)
 
find_package(PCL 1.10 REQUIRED)
 
include_directories(${PCL_INCLUDE_DIRS})
link_directories(${PCL_LIBRARY_DIRS})
add_definitions(${PCL_DEFINITIONS})
 
add_executable(ply ply.cpp)
 
target_link_libraries (ply ${PCL_LIBRARIES})
 
install(TARGETS ply RUNTIME DESTINATION bin)

#include <iostream>
#include <pcl/point_cloud.h>
#include <pcl/io/ply_io.h>
#include <pcl/visualization/pcl_visualizer.h>

using namespace std;

int main()
{
    pcl::PCLPointCloud2 cloud;
    pcl::io::loadPLYFile("../ply.ply",cloud);

    pcl::PLYReader reader;
    pcl::PLYWriter writer;

    pcl::PointCloud<pcl::PointXYZ> cloud1;
    pcl::fromPCLPointCloud2<pcl::PointXYZ>(cloud,cloud1);

    pcl::io::savePLYFile("saveply.ply",cloud,Eigen::Vector4f::Zero (),
                         Eigen::Quaternionf::Identity (),
                         true);

    pcl::visualization::PCLVisualizer::Ptr viewer(new pcl::visualization::PCLVisualizer);
    viewer->setWindowName("PLYFile");
    pcl::visualization::PointCloudColorHandlerGenericField<pcl::PointXYZ> color(cloud1.makeShared(), "y");
    viewer->addPointCloud(cloud1.makeShared(),color);
    viewer->setPointCloudRenderingProperties(pcl::visualization::PCL_VISUALIZER_POINT_SIZE,2);

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

    return 0;
}

PCL點云庫(2) - IO模塊

2.4 OBJ數(shù)據(jù)讀寫

（1）OBJ數(shù)據(jù)解析

mtllib cube.mtl
g default
v -0.500000 -0.500000 0.500000
v 0.500000 -0.500000 0.500000
v -0.500000 0.500000 0.500000
v 0.500000 0.500000 0.500000
v -0.500000 0.500000 -0.500000
v 0.500000 0.500000 -0.500000
v -0.500000 -0.500000 -0.500000
v 0.500000 -0.500000 -0.500000
vt 0.001992 0.001992
vt 0.998008 0.001992
vt 0.001992 0.998008
vt 0.998008 0.998008
...

mtllib：代表材質(zhì)庫，通常指向到某個mtl文件

v(vertices):幾何形狀的頂點，因為物體是由面構(gòu)成的，而面是由線構(gòu)成的，線由點構(gòu)成的，所以無論是何形狀，都必須要有幾何頂點；一些應(yīng)用支持頂點顏色，通過在x y z后面跟上red, green, blue值來表示。顏色值的范圍為0到1.0。
vt(vertex texture)：頂點紋理，代表當(dāng)前頂點對應(yīng)紋理圖的哪個像素，通常是0-1，如果大于1，就相當(dāng)于將紋理重新擴充然后取值，比如鏡像填充、翻轉(zhuǎn)填充之類的，然后根據(jù)紋理圖的寬高去計算具體像素位置
vn(vertex normal)：頂點法線，物理里面有說過眼睛看到物體是因為光線經(jīng)過物體表面反射到眼睛，所以這個法線就是通過入射光線計算反射光線使用的法線。
f(face)：大部分幾何體都包括面，除非是像頭發(fā)絲那一類模型只包含一根根頭發(fā)的頂點，而且大部分模型的頭發(fā)也用的面片的方法渲染的。

? ? ? ? 其他參考：obj格式解析_obj格式詳解_風(fēng)翼冰舟的博客-CSDN博客

（2）OBJ文件讀寫示例

cmake_minimum_required(VERSION 2.6)
project(obj)
 
find_package(PCL 1.10 REQUIRED)
 
include_directories(${PCL_INCLUDE_DIRS})
link_directories(${PCL_LIBRARY_DIRS})
add_definitions(${PCL_DEFINITIONS})
 
add_executable(obj obj.cpp)
 
target_link_libraries (obj ${PCL_LIBRARIES})
 
install(TARGETS obj RUNTIME DESTINATION bin)

#include <iostream>

#include <pcl/point_cloud.h>
#include <pcl/io/obj_io.h>
#include <pcl/visualization/pcl_visualizer.h>

using namespace std;

int main()
{
    pcl::PolygonMesh mesh;
    pcl::PCLPointCloud2 cloud;
    pcl::TextureMesh tmesh;

#if 0
    pcl::io::loadOBJFile("../obj.obj",cloud);
    pcl::io::loadOBJFile("../obj.obj",mesh);
    pcl::io::loadOBJFile("../obj.obj",tmesh);
#else
    pcl::OBJReader objreader;
    objreader.read("../obj.obj",cloud);
    objreader.read("../obj.obj",mesh);
    objreader.read("../obj.obj",tmesh);
#endif

    pcl::io::saveOBJFile("../saveobj.obj",mesh);

    pcl::PointCloud<pcl::PointXYZ> cloudxyz;
    pcl::fromPCLPointCloud2<pcl::PointXYZ>(cloud,cloudxyz);

    pcl::visualization::PCLVisualizer::Ptr viewer(new pcl::visualization::PCLVisualizer);
    viewer->setWindowName("OBJFile");

    pcl::visualization::PointCloudColorHandlerGenericField<pcl::PointXYZ> color(cloudxyz.makeShared(), "z");
    viewer->addPointCloud(cloudxyz.makeShared(),color);
    viewer->setPointCloudRenderingProperties(pcl::visualization::PCL_VISUALIZER_POINT_SIZE,2);
    viewer->addPolygonMesh(mesh);

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

    return 0;
}

PCL點云庫(2) - IO模塊

2.5?VTK數(shù)據(jù)讀寫

（1）VTK數(shù)據(jù)解析

# vtk DataFile Version 2.0
vtk output
ASCII
DATASET POLYDATA
POINTS 2312 float
0.263107 0 0.425176 0.33131 0 0.374478 0.389942 0 0.312962 
0.43731 0 0.242405 0.472045 0 0.164845 0.493143 0 0.0825238

第一行是說明vtk文件的version（這是legacy 版本，此外還有較新的xml版本）
第二行是文件描述，隨便寫什么
第三行是ASCII或者BINARY
第四行是說明數(shù)據(jù)類型，有STRUCTURED_POINTS，STRUCTURED_GRID，RECTILINEAR_GRID，POLYDATA
后面為數(shù)據(jù)，它分為三個部分：POINTS 點數(shù)據(jù)，CELSS 網(wǎng)格數(shù)據(jù)，CELL_TYPES網(wǎng)格類型
?

（2）VTK文件讀寫示例

cmake_minimum_required(VERSION 2.6)
project(vtkfile)
 
find_package(PCL 1.10 REQUIRED)
find_package(VTK REQUIRED)

include(${VTK_USE_FILE})
link_directories(${VTK_LIBRARY_DIRS})
 
include_directories(${PCL_INCLUDE_DIRS})
link_directories(${PCL_LIBRARY_DIRS})
add_definitions(${PCL_DEFINITIONS})

add_executable(vtkfile vtkfile.cpp)
 
target_link_libraries (vtkfile ${PCL_LIBRARIES} ${VTK_LIBRARIES})
target_link_libraries (vtkfile ${VTK_LIBRARIES})
 
install(TARGETS vtkfile RUNTIME DESTINATION bin)

#include <iostream>
#include <pcl/point_cloud.h>
#include <pcl/io/vtk_io.h>
#include <pcl/io/vtk_lib_io.h>
#include <pcl/visualization/pcl_visualizer.h>
#include <pcl/io/obj_io.h>

using namespace std;

int main()
{
    pcl::PCLPointCloud2 cloud;
    pcl::PolygonMesh mesh,mesh1,mesh2;

#if 0
    pcl::io::loadPolygonFile("../vtk.vt",mesh);
#else
    pcl::io::loadPolygonFileVTK("../vtk.vtk",mesh);
    pcl::io::loadPolygonFileVTK("../vtk.vtk",mesh2);
#endif
    
    pcl::PointCloud<pcl::PointXYZ> cloudxyz;
    pcl::fromPCLPointCloud2<pcl::PointXYZ>(mesh.cloud,cloudxyz);

    pcl::visualization::PCLVisualizer::Ptr viewer(new pcl::visualization::PCLVisualizer);
    viewer->setWindowName("VTKFile");

    pcl::visualization::PointCloudColorHandlerGenericField<pcl::PointXYZ> color(cloudxyz.makeShared(),"y");
    viewer->addPointCloud(cloudxyz.makeShared(),color);
    viewer->setPointCloudRenderingProperties(pcl::visualization::PCL_VISUALIZER_POINT_SIZE,3);
    viewer->addPolygonMesh(mesh);

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

    return 0;
}

PCL點云庫(2) - IO模塊

2.6 保存為PNG

#include <iostream>
#include <pcl/point_cloud.h>
#include <pcl/io/pcd_io.h>
#include <pcl/io/png_io.h>
#include <pcl/visualization/pcl_visualizer.h>

using namespace std;

int main()
{

    pcl::PCDReader reader;
    pcl::PCLPointCloud2 org;

    pcl::io::loadPCDFile("../cow.pcd",org);

    for(auto &f : org.fields)
        cout << f.name << endl;

    pcl::PointCloud<pcl::PointXYZ> cloud;
    pcl::fromPCLPointCloud2<pcl::PointXYZ>(org,cloud);

    pcl::io::savePNGFile("../savepng.png",cloud,"rgb");
    pcl::visualization::PointCloudColorHandlerGenericField<pcl::PointXYZ> color(cloud.makeShared(), "z");
    pcl::visualization::PCLVisualizer::Ptr viewer(new pcl::visualization::PCLVisualizer);
    viewer->setWindowName("savePNG");
    viewer->addPointCloud(cloud.makeShared(),color);
    viewer->setPointCloudRenderingProperties(pcl::visualization::PCL_VISUALIZER_POINT_SIZE,2);
    
    while(!viewer->wasStopped())
        viewer->spinOnce(100);

    return 0;
}}

PCL點云庫(2) - IO模塊