（三）PCL中点的类型

其他 2018-10-31 01:31:34 阅读次数: 0

PCL中点的类型

使用PointT类型的原因

最早，PCL的PointT是作为ROS中的一个库被开发出来的。大家一致认为点云（Point Cloud）是一个复杂的n维结构，能表示不同的类型的信息。然而，对于用户来说，为了使代码易于调试，便于优化等，应该知道什么样的信息需要被传递。
下面用对XYZ数据的简单操作来举例。对于支持SSE的处理器来说，最高效的方式就是将XYZ这三维数据以float的形式存储，再紧跟一个float用于填补存储空间：

struct PointXYZ
{
  float x;
  float y;
  float z;
  float padding;
};

虽然是举例，但是当在嵌入式平台下编译PCL时，填补存储空间的那个float就相当于浪费内存了。因此，在这种情况下，我们应该用简化的PointXYZ，它没有最后一个float。
此外，如果你的应用需要一种PointXYZRGBNormal类型（包含了XYZ 3D位置信息，RGB彩色信息和表面法线），定义它是很简单的。因为PCL中的所有算法都是模板的，因此除了需要定义你自己的结构，其他都不用改变。

PCL中可以直接使用的PointT类型

为了能涵盖所有可能出现的情况，在PCL中定义了大量的点类型。这里介绍的只是一小部分，如果你想看到完整的点类型列表，可以直接查看point_types.hpp。
- PointXYZ 成员：float X,Y,Z;
这是人们最常用的一个数据类型，因为它只表示了xyz3D信息。为了满足SSE的存储对齐，在三个float后面补上一个额外的float。为了方便表示，使用union来定义，这样你既可以用points[i].data[0]，也可以用points[i].x来表示x坐标了。

union
{
    float data[4];
    struct
    {
        float x;
        float y;
        float z;
    };
};
  • PointXYZI 成员：float x,y,z,intensity;
    这是一个简单的只有XYZ信息加上强度信息的类型。理想情况下，这四个部分可以直接构成一个结构体，并且满足对齐要求。但是因为主要的对点的操作会使得最后一个float变为0或1（用于变换），所以我们不能将强度作为结构体的一部分，这样可以防止它被错误修改。举个例子，对于两个点坐标的点积来说，这个操作会让这两个点的最后一个float变成0，否则点积就没有意义了。
    因此，为了满足SSE对齐，我们给强度后面再加上三个额外的float以满足要求。虽然这样浪费了存储空间，但是有利于内存对齐。
union
{
    float data[4];
    struct
    {
        float x;
        float y;
        float z;
    };
};
union
{
    struct
    {
        float intensity;
    };
    float data_c[4];
};
  • PointXYZRGBA 成员：float x,y,z;uint32_t rgba;
    与PointXYZI类似，只有一点不同，就是将强度换成了RGBA信息，但是它也是用32bit的int型存储的。
union
{
    float data[4];
    struct
    {
        float x;
        float y;
        float z;
    };
};
union
{
    struct
    {
        uint32_t rgba;
    };
    float data_c[4];
};
  • PointXYZRGB 成员：float x,y,z,rgb;
    与PointXYZRGBA类似，只有一点不同，就是将RGBA换成了RGB并将其型存储为一个float。
    rgb数据为什么作为一个float存储呢？这要从PCL还是ROS中的一部分说起，当时rgb数据就是以float的形式传送的。我们希望当遗留代码重写后这类数据可以丢弃（在PCL 2.x中很可能这样做）。 
union
{
  float data[4];
  struct
  {
    float x;
    float y;
    float z;
  };
};
union
{
  struct
  {
    float rgb;
  };
  float data_c[4];
};
  • PointXY:float x,y;
    简单的二维x-y点结构
struct
{
    float x;
    float y;
};
  • InterestPoint:float x,y,z,strength;
    类似于PointXYZI，除了strength是对关键点强度的测量值。
union
{
    float data[4];
    struct
    {
        float x;
        float y;
        float z;
    };
};
union
{
    struct
    {
        float strenght;
    };
    float data_c[4];
};
  • Normal:float normal[3],curvature;
    这是另一个常用的数据结构，Normal结构体表示了一点处的法线方向，以及此处的曲率（通过这个曲面块各特征值的关系来得到–如果你想知道更多信息，可以参考NormalEstimation 类的API）。
    因为操作表面法线向量在PCL中是十分常见的事情，我们用四个float来存储它的信息，来达到SSE对齐和高效运算的目的。用户可以使用points[i]data_n[0]，points[i].normal[0]或者是points[i]normal_x来达到访问法线向量第一个坐标的目的。最后，curvature通用不能被写在第四个float上，而是重新用四个float的结构体来保存它的信息。
union
{
    float data_n[4];
    float normal[3];
    struct
    {
        float normal_x;
        float normal_y;
        float normal_z;
    };
};
union
{
    struct
    {
        float curvature;
    };
    float data_c[4];
};
  • PointNormal:float x,y,z;float normal[3],curvature;
    PointNormal结构体包含了XYZ数据，表面法线方向及此处的曲率。
union
{
    float data[4];
    struct
    {
        float x;
        float y;
        float z;
    };
};
union 
{
    float data_n[4];
    float normal[3];
    struct
    {
        float normal_x;
        float normal_y;
        float normal_z;
    };
};
union
{
    struct
    {
        float curvature;
    };
    float data_c[4];
};
  • PointXYZRGBNormal:float x,y,z,rgb,normal[3],curvature;
    PointNormal结构体包含了XYZ数据，RGB颜色信息，表面法线方向及此处的曲率。
union
{
    float data[4];
    struct
    {
        float x;
        float y;
        float z;
    };
};
union 
{
    float data_n[4];
    float normal[3];
    struct
    {
        float normal_x;
        float normal_y;
        float normal_z;
    };
};
union
{
    struct
    {
        float rgb;
        float curvature;
    };
    float data_c[4];
};
  • PointXYZINormal:float x,y,z,intersity,normal[3],curvature;
    PointNormal结构体包含了XYZ数据，强度值，表面法线方向及此处的曲率。
union
{
    float data[4];
    struct
    {
        float x;
        float y;
        float z;
    };
};
union 
{
    float data_n[4];
    float normal[3];
    struct
    {
        float normal_x;
        float normal_y;
        float normal_z;
    };
};
union
{
    struct
    {
        float intensity;
        float curvature;
    };
    float data_c[4];
};
  • PointWithRange:float x,y,z,range;
    类似于PointXYZI，除了range是==从视点到观测点的现实距离==。
union
{
    float data[4];
    struct
    {
        float x;
        float y;
        float z;
    };
};
union
{
    struct
    {
        float range;    
    };
    float data_c[4];
};
  • PointWithViewpoint:float x,y,x,vp_x,vp_y,vp_z;
    类似于PointXYZI，除了包含一个视点信息（vp_x,vp_y,vp_z代表的3D点）。
union
{
    float data[4];
    struct
    {
        float x;
        float y;
        float z;
    };
};
union 
{
    struct
    {
        float vp_x;
        float vp_y;
        float vp_z;
    };
    float data_c[4];
};
  • MomentInvariants:float j1,j2,j3;
    一个三个float组成的点类型，包含了所在曲面的一些信息。查看MomentInvariantsEstimation以获得更多信息。
struct
{
    float j1,j2,j3;
};
  • PrincipalRadiiRSD:float r_min,r_max;
    一个两个float组成的点类型，代表了这个曲面上的两个RSD半径，查看RSDEstimation 以获得更多信息。
struct
{
    float r_min,r_max;
};
  • Boundary:uint8_t boundary_point;
    这个简单的点类型表明了一个点是否在一个表面的边界，查看BoundaryEstimation 以获得更多信息。
struct
{
    uint8_t boundary_point;
};
  • PrincipalCurvatures:float principal_curvature[3],pc1,pc2;
    这个点类型代表了一个指定点上的主曲率。查看PrincipalCurvaturesEstimation 以获得更多信息。
struct
{
    union
    {
        float principal_curvatrue[3];
        struct
        {
            float principal_curvature_x;
            float principal_curvature_y;
            float principal_curvature_z;
        };
    };
    float pc1;
    float pc2;
};
  • PFHSignature125:float pfh[125];
    这个点类型代表了一个指定点上的PFH（点特征直方图）。查看PFHEstimation 以获得更多信息。
struct
{
    float histogram[125];
};
  • FPFHSignature33:float fpfh[33];
    这个点类型代表了一个指定点上的FPFH（快速点特征直方图）。查看FPFHEstimation 以获得更多信息。
struct
{
    float histogram[33];
};
  • VFHSignature308 :float vfh[308];
    这个点类型代表了一个指定点上的VFH（视点特征直方图）。查看VFHEstimation 以获得更多信息。
struct
{
    float histogram[308];
};
  • Narf36:float x,y,z,roll,pitch,yaw;float descriptor[36];
    这个点类型代表了一个指定点上的NARF（归一化对齐半径特征）。查看NARFEstimation 以获得更多信息。
struct
{
    float x,y,z,rool,pitch,yaw;
    float descriptor[36];
};
```- BorderDescription:int x,y;BorderTraits traits;
这个点类型代表了一个指定点上的边界类型。查看BorderEstimation  以获得更多信息。




<div class="se-preview-section-delimiter"></div>

struct
{
int x,y;
BorderTraits traits;
};

- IntensityGradient:float gradient[3];
这个点类型代表了一个指定点上的强度梯度。查看IntensityGradientEstimation  以获得更多信息。




<div class="se-preview-section-delimiter"></div>

struct
{
union
{
float gradient[3];
struct
{
float gradient_x;
float gradient_y;
float gradient_z;
};
};
};

- Histogram:float histogram[N];
一般用于表示n维直方图。




<div class="se-preview-section-delimiter"></div>

template
struct Histogram
{
float histogram[N];
};

- PointWithScale:float x,y,z,scale;
类似PointXYZI，除了scale表示对这个点进行几何操作（最近邻计算的球半径，窗口大小等）的尺寸。




<div class="se-preview-section-delimiter"></div>

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

- PointSurfel:float x,y,z,normal[3],rgba,radius,confidence,curvature;
这是一个复杂的点类型，它包含了XYZ数据，表面法向量，RGB信息，尺寸大小，可信度和表面曲率。




<div class="se-preview-section-delimiter"></div>

union
{
float data[4];
struct
{
float x;
float y;
float z;
};
};
union
{
float data_n[4];
float normal[3];
struct
{
float normal_X;
float normal_y;
float normal_z;
};
};
union
{
struct
{
uint32_t rgb;
float radius;
float confidence;
float curvature;
};
float data_c[4];
};
“`

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转载自blog.csdn.net/jiaojialulu/article/details/69346460
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