PCL 区域生长算法

算法核心:该算法是基于点法线之间角度的比较,企图将满足平滑约束的相邻点合并在一起,以一簇点集的形式输出。每簇点集被认为是属于相同平面。

区域增长算法已经是比较老的平面分割算法

参考:http://pointclouds.org/documentation/tutorials/region_growing_segmentation.php#region-growing-segmentation

 

void people2D_engine::pointcloud_cluster( const laserscan_data& point_cloud, std::vector<pcl::PointIndices>& clusters){
    pcl::PointCloud<pcl::PointXYZ>::Ptr cloud(new pcl::PointCloud<pcl::PointXYZ>);
    for(int i = 0; i < point_cloud.data.pts.size(); ++i){
        pcl::PointXYZ point;
        point.x = point_cloud.data.pts[i].x;
        point.y = point_cloud.data.pts[i].y;
        point.z = 0;
        cloud->push_back(point);
    }
    pcl::search::Search<pcl::PointXYZ>::Ptr tree = boost::shared_ptr<pcl::search::Search<pcl::PointXYZ> >(new pcl::search::KdTree<pcl::PointXYZ>);
    pcl::PointCloud <pcl::Normal>::Ptr normals(new pcl::PointCloud <pcl::Normal>);

    pcl::NormalEstimation<pcl::PointXYZ, pcl::Normal> normal_estimator;
    normal_estimator.setSearchMethod(tree);
    normal_estimator.setInputCloud(cloud);
    normal_estimator.setKSearch(50);
    normal_estimator.compute(*normals);

    pcl::IndicesPtr indices(new std::vector <int>);
    // 给定点云某个字段限定的对点云进行简单的过滤
    pcl::PassThrough<pcl::PointXYZ> pass;
    pass.setInputCloud(cloud);
    pass.setFilterFieldName("z");
    pass.setFilterLimits(0.0, 1.0);
    pass.filter(*indices);

    // 区域生长点云分割类
    pcl::RegionGrowing<pcl::PointXYZ, pcl::Normal> reg;

    // 设定每个类中最少点数
    reg.setMinClusterSize(3);
    reg.setMaxClusterSize(1000000);
    reg.setSearchMethod(tree);
    // 设置领域的数量
    reg.setNumberOfNeighbours(30);
    reg.setInputCloud(cloud);

    reg.setInputNormals(normals);

    // 设置平滑阈值大小
    reg.setSmoothnessThreshold(3.0 / 180.0 * M_PI);
    // 设置曲率阈值
    reg.setCurvatureThreshold(1.0);

    reg.extract(clusters);
    reg.getColoredCloud();

    pcl::PointCloud <pcl::PointXYZRGB>::Ptr colored_cloud = reg.getColoredCloud ();
    //pcl::visualization::CloudViewer viewer ("Cluster viewer");
    viewer.showCloud(colored_cloud);

    std::cout << "Number of clusters is equal to " << cloud_clusters.size() << std::endl;
    //std::cout << "First cluster has " << clusters[0].indices.size() << " points." << endl;
}

 

### 点云区域生长算法特征 #### 生长机制 点云区域生长分割算法的核心在于从选定的种子点出发,逐步扩展至相邻点。对于每一个被选中的起始种子点,会检查其周围的邻居点来决定它们是否能够加入当前正在形成的区域。这一过程依赖于预先定义好的生长条件,只有当邻近点满足特定标准时才会被认为是属于同一区域的一部分[^1]。 #### 邻域关系评估 为了实现有效的区域扩张,在每次迭代过程中都需要对候选的新成员(即潜在可添加入现有集合内的临近点)执行严格的评价流程。这通常涉及到计算两点间的距离差异或是基于颜色、强度等属性上的相似度测量。一旦某个临界值被越过,则认为该测试对象应该成为已知群组的一员并触发下一轮次的增长尝试直至无法再找到符合条件的新节点为止。 #### 参数敏感性 值得注意的是,上述提到的各种阈值设定以及初始选取哪些像素作为起点都会极大地影响最终得到的结果质量。因此,在实际应用中往往需要通过反复试验调整参数配置以获得最佳效果。此外,由于不同场景下的数据特性各异,所以针对具体任务优化这些超参显得尤为重要[^2]。 ```python import open3d as o3d # 加载点云文件 pcd = o3d.io.read_point_cloud("path_to_pcd_file.ply") # 执行区域生长分割 labels = pcd.cluster_dbscan(eps=0.02, min_points=10) # 可视化结果 colors = plt.get_cmap("tab20")(labels / (max(labels) if max(labels) != 0 else 1)) pcd.colors = o3d.utility.Vector3dVector(colors[:, :3]) o3d.visualization.draw_geometries([pcd]) ```
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