【PCL】Segmentation 模块—— 平面模型分割(Plane model segmentation)

1、简介

PCL(Point Cloud Library)中的平面模型分割(Plane Model Segmentation)是一种从点云数据中提取平面结构的方法。它通过识别点云中符合平面模型的点集,将场景中的平面区域分割出来。

1.1 主要步骤

  1. 选择模型:选择平面模型作为分割目标。
  2. 采样点:随机选取点云中的点用于模型拟合。
  3. 模型拟合:使用采样点拟合平面模型,通常通过最小二乘法或RANSAC算法。
  4. 内点检测:计算所有点到拟合平面的距离,距离小于阈值的点被视为内点。
  5. 分割:将内点标记为属于该平面,并从点云中移除,以便后续处理。

1.2 常用算法

  • RANSAC:鲁棒的拟合算法,能有效处理噪声和离群点。
  • 最小二乘法:适用于噪声较少的点云数据。

1.3 应用场景

  • 室内场景:提取地面、墙面等平面。
  • 机器人导航:识别可通行区域。
  • 三维重建:简化场景几何结构。

2、代码

从给定的点云数据集分割任意平面模型。
兼容性:> PCL 1.3

2.1 planar_segmentation.cpp

#include <iostream>
#include <pcl/ModelCoefficients.h>
#include <pcl/io/pcd_io.h>
#include <pcl/point_types.h>
#include <pcl/sample_consensus/method_types.h>
#include <pcl/sample_consensus/model_types.h>
#include <pcl/segmentation/sac_segmentation.h>

int main ()
{
   
  // 读取点云数据
  // pcl::PointCloud<pcl::PointXYZ>::Ptr cloud(new pcl::PointCloud<pcl::PointXYZ>);
  // pcl::io::loadPCDFile<pcl::PointXYZ>("table_scene_lms400.pcd", *cloud);
  //----------------------------------
  pcl::PointCloud<pcl::PointXYZ>::Ptr cloud(new pcl::PointCloud<pcl::PointXYZ>);

  // Fill in the cloud data
  cloud->width  = 15;
  cloud->height = 1;
  cloud->points.resize (cloud->width * cloud->height);

  
以下是一个基于PCL库的平面分割示例代码: ```c++ #include <iostream> #include <pcl/io/pcd_io.h> #include <pcl/point_types.h> #include <pcl/sample_consensus/method_types.h> #include <pcl/sample_consensus/model_types.h> #include <pcl/segmentation/sac_segmentation.h> int main(int argc, char** argv) { // 加载点云数据 pcl::PointCloud<pcl::PointXYZ>::Ptr cloud(new pcl::PointCloud<pcl::PointXYZ>); pcl::io::loadPCDFile<pcl::PointXYZ>("plane.pcd", *cloud); // 创建分割pcl::ModelCoefficients::Ptr coefficients(new pcl::ModelCoefficients); pcl::PointIndices::Ptr inliers(new pcl::PointIndices); pcl::SACSegmentation<pcl::PointXYZ> seg; seg.setOptimizeCoefficients(true); seg.setModelType(pcl::SACMODEL_PLANE); seg.setMethodType(pcl::SAC_RANSAC); seg.setDistanceThreshold(0.01); // 执行分割 seg.setInputCloud(cloud); seg.segment(*inliers, *coefficients); // 输出分割结果 std::cerr << "Model coefficients: " << coefficients->values[0] << " " << coefficients->values[1] << " " << coefficients->values[2] << " " << coefficients->values[3] << std::endl; std::cerr << "Inliers: " << inliers->indices.size() << std::endl; for (std::size_t i = 0; i < inliers->indices.size(); ++i) std::cerr << inliers->indices[i] << " " << cloud->points[inliers->indices[i]].x << " " << cloud->points[inliers->indices[i]].y << " " << cloud->points[inliers->indices[i]].z << std::endl; return 0; } ``` 这个示例代码首先加载了一个点云文件,并创建了一个`SACSegmentation`对象作为分割器。然后通过设置模型类型以及分割方法类型等参数,最后执行了分割操作。最终输出了分割得到的平面模型系数以及属于该平面的点云索引。
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