PCL近邻搜索相关的类
首先PCL定义了搜索的基类pcl::search::Search<PointInT>
- template<typename PointT>
- class Search
其子类包括:KD树,八叉树,FLANN快速搜索,暴力搜索(brute force),有序点云搜索。
The pcl_search library provides methods for searching for nearest neighbors using different data structures, including:
|
search类都定义了两种最常见的近邻搜索模式:k近邻搜索,球状固定距离半径近邻搜索。
- virtual int nearestKSearch (const PointT &point, int k, std::vector<int> &k_indices, std::vector<float> &k_sqr_distances) const = ;
- virtual int radiusSearch (const PointT& point, double radius, std::vector<int>& k_indices, std::vector<float>& k_sqr_distances, unsigned int max_nn = ) const = ;
还有一种比较有用的方式是:圆柱固定距离半径搜索,即在XOY平面的投影距离,目前没有看到PCL中的专门的实现方式,可以通过一种折中的方法解决octree。
还有就是通过累积地图实现的投影到XOY平面内的简单搜索。
Weinmann, M., et al. (2015). "Semantic point cloud interpretation based on optimal neighborhoods, relevant features and efficient classifiers." ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing 105: 286-304.
在feature模块中大量使用了近邻搜索的东西。近邻搜索是很多点云计算的基础功能。
示例
如下调用了点云KD树近邻搜索实现了8个基于特征值的点云特征计算:
- QString filePly = dlg.txtPath->text();
- std::wstring pszRoomFile1 = filePly.toStdWString();
- char buffer[];
- size_t ret = wcstombs(buffer, pszRoomFile1.c_str(), sizeof(buffer));
- const char * pszShapeFile = buffer;
- char * file_name = (char*)pszShapeFile;
- pcl::PointCloud<pcl::PointXYZ>::Ptr input_(new pcl::PointCloud<pcl::PointXYZ>);
- /*------------读取PLY文件-------------*/
- if (pcl::io::loadPLYFile<pcl::PointXYZ>(file_name, *input_) == -) //* load the file
- {
- PCL_ERROR("Couldn't read file test_pcd.pcd \n");
- QMessageBox::information(NULL, "Title", "Content", QMessageBox::Yes | QMessageBox::No, QMessageBox::Yes);
- }
- double search_radius_ = dlg.sb_scale2->value();
- int k_=;
- double search_parameter_ = 0.0;
- /*------------构造索引-------------*/
- boost::shared_ptr <std::vector<int> > indices_;
- if (!indices_)
- {
- indices_.reset(new std::vector<int>);
- try
- {
- indices_->resize(input_->points.size());
- }
- catch (const std::bad_alloc&)
- {
- PCL_ERROR("[initCompute] Failed to allocate %lu indices.\n", input_->points.size());
- }
- for (size_t i = ; i < indices_->size(); ++i) { (*indices_)[i] = static_cast<int>(i); }
- }
- std::vector<int> nn_indices(k_);
- std::vector<float> nn_dists(k_);
- /*---------------构造KD树-------------*/
- //pcl::search::Search<pcl::PointXYZ>::Ptr tree = boost::shared_ptr<pcl::search::Search<pcl::PointXYZ> >(new pcl::search::KdTree<pcl::PointXYZ>);
- pcl::search::KdTree<pcl::PointXYZ>::Ptr tree(new pcl::search::KdTree<pcl::PointXYZ>);
- tree->setInputCloud(input_);
- SearchMethodSurface search_method_surface_;
- if (search_radius_ != 0.0)
- {
- search_parameter_ = search_radius_;
- int (pcl::search::Search<pcl::PointXYZ>::*radiusSearchSurface)(const PointCloudIn &cloud, int index, double radius,
- std::vector<int> &k_indices, std::vector<float> &k_distances,
- unsigned int max_nn) const = &pcl::search::Search<pcl::PointXYZ>::radiusSearch;
- search_method_surface_ = boost::bind(radiusSearchSurface, boost::ref(tree), _1, _2, _3, _4, _5, );
- }
- else
- {
- search_parameter_ = k_;
- int (pcl::search::Search<pcl::PointXYZ>::*nearestKSearchSurface)(const PointCloudIn &cloud, int index, int k, std::vector<int> &k_indices,
- std::vector<float> &k_distances) const = &pcl::search::Search<pcl::PointXYZ>::nearestKSearch;
- search_method_surface_ = boost::bind(nearestKSearchSurface, boost::ref(tree), _1, _2, _3, _4, _5);
- }
- pcl::PointCloud<pcl::Normal>::Ptr cloud_normals(new pcl::PointCloud<pcl::Normal>);
- PointCloudOut& output = *cloud_normals;
- AxPointCloudOut output_pts;
- if (input_->size() < )
- {
- return;
- }
- else/*--------------计算特征值和特征向量-------------*/
- {
- output_pts.resize(input_->size());
- //output_pts.reserve(input_->size(), (new AxPoint()));
- #ifdef _OPENMP
- #pragma omp parallel for shared (output_pts) private (nn_indices, nn_dists) num_threads(threads_)
- #endif
- // Iterating over the entire index vector
- for (int idx = ; idx < static_cast<int> (indices_->size()); ++idx)
- {
- if (search_method_surface_(*input_, (*indices_)[idx], search_parameter_, nn_indices, nn_dists) == )
- {
- output.points[idx].normal[] = output.points[idx].normal[] = output.points[idx].normal[] = output.points[idx].curvature = std::numeric_limits<float>::quiet_NaN();
- output.is_dense = false;
- continue;
- }
- EIGEN_ALIGN16 Eigen::Matrix3f covariance_matrix;
- // 16-bytes aligned placeholder for the XYZ centroid of a surface patch
- Eigen::Vector4f xyz_centroid;
- if (pcl::computeMeanAndCovarianceMatrix(*input_, nn_indices, covariance_matrix, xyz_centroid) == )
- {
- continue;
- }
- EIGEN_ALIGN16 Eigen::Matrix3f eigen_vector3;
- EIGEN_ALIGN16 Eigen::Vector3f eigen_values;
- //计算特征值和特征向量
- pcl::eigen33(covariance_matrix, eigen_vector3, eigen_values);
- double eig_val1 = eigen_values[];
- double eig_val2 = eigen_values[];
- double eig_val3 = eigen_values[];
- output_pts[idx].x = input_->at((*indices_)[idx]).x;
- output_pts[idx].y = input_->at((*indices_)[idx]).y;
- output_pts[idx].z = input_->at((*indices_)[idx]).z;
- output_pts[idx].eig_val1 = eig_val1;
- output_pts[idx].eig_val2 = eig_val2;
- output_pts[idx].eig_val3 = eig_val3;
- }
- QString savefilePly = filePly.replace(".ply",".txt");
- std::wstring psaveFile1 = savefilePly.toStdWString();
- char buffer[];
- size_t ret = wcstombs(buffer, psaveFile1.c_str(), sizeof(buffer));
- const char * psavetxtFile = buffer;
- char * file_name_2 = (char*)psavetxtFile;
- FILE* saveFeaturePointCloud = fopen(file_name_2, "w");
- for (int i = ; i < output_pts.size(); i++)
- {
- float x = output_pts[i].x;
- float y = output_pts[i].y;
- float z = output_pts[i].z;
- //注意:eig_val1最小
- float eig_val1 = output_pts[i].eig_val1;
- float eig_val2 = output_pts[i].eig_val2;
- float eig_val3 = output_pts[i].eig_val3;
- float eig_sum = eig_val1 + eig_val2 + eig_val3;
- float e1 = , e2 = , e3 = ;
- float Linearity = ;
- float Planarity = ;
- float Scattering = ;
- float Omnivariance = ;
- float Anisotropy = ;
- float EigenEntropy = ;
- float changeOfcurvature = ;
- if (eig_sum != )
- {
- e1 = eig_val3 / eig_sum;
- e2 = eig_val2 / eig_sum;
- e3 = eig_val1 / eig_sum;
- Linearity = (e1 - e2) / e1;
- Planarity = (e2 - e3) / e1;
- Scattering = e3 / e1;
- Omnivariance = pow(e1*e2*e3, / );
- Anisotropy = (e1 - e3) / e1;
- EigenEntropy = -(e1*log(e1) + e2*log(e2) + e3*log(e3));
- //计算曲率变化
- changeOfcurvature = fabsf(e1 / (e1 + e2 + e3));
- }
- else
- changeOfcurvature = ;
- //x,y,z,e1,e2,e3,
- //Linearity,Planarity,Scattering,Omnivariance,Anisotropy,
- //Eigenentropy,Sum of eigenvalues,Change of curvature
- fprintf(saveFeaturePointCloud, "%f %f %f %f %f %f %f %f %f %f %f %f %f %f\n", x, y, z, eig_val1, eig_val2, eig_val3,
- Linearity, Planarity, Scattering, Omnivariance, Anisotropy, EigenEntropy, eig_sum, changeOfcurvature);
- }
- fclose(saveFeaturePointCloud);
- }
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