【CUDA-BEVFusion】可视化头文件src/common/visualize.hpp 说明

头文件 visualize.hpp 是 CUDA-BEVFusion 项目中的一部分，主要用于可视化检测结果和点云数据。它定义了几个结构体和类，用于处理图像和点云的渲染、绘制以及场景的拼接。以下是对代码的详细解读：

1. 头文件保护与包含

#ifndef __VISUALIZE_HPP__
#define __VISUALIZE_HPP__

#include <memory>
#include <string>
#include <vector>

#include "dtype.hpp"

作用: 防止头文件重复包含。
包含的头文件:
- <memory>: 用于智能指针（如 std::shared_ptr）。
- <string>: 用于字符串操作。
- <vector>: 用于动态数组。
- "dtype.hpp": 自定义数据类型头文件（可能包含 nvtype::Float4 等类型）。

2. 命名空间 `nv`

namespace nv {

作用: 所有结构体和类都定义在 nv 命名空间中，避免命名冲突。

3. `Position` 结构体

struct Position {
  float x, y, z;
};

作用: 表示一个三维空间中的位置。
成员:
- x: 物体在 x 轴上的坐标。
- y: 物体在 y 轴上的坐标。
- z: 物体在 z 轴上的坐标。
用途: 用于描述物体在三维空间中的位置。

4. `Size` 结构体

struct Size {
  float w, l, h;  // x, y, z
};

作用: 表示物体的大小（宽度、长度、高度）。
成员:
- w: 物体的宽度（对应 x 轴方向）。
- l: 物体的长度（对应 y 轴方向）。
- h: 物体的高度（对应 z 轴方向）。
用途: 用于描述物体检测框的尺寸。

5. `Velocity` 结构体

struct Velocity {
  float vx, vy;
};

作用: 表示物体在二维平面上的速度。
成员:
- vx: 物体在 x 轴方向上的速度。
- vy: 物体在 y 轴方向上的速度。
用途: 用于描述物体在二维平面上的运动状态。

6. `Prediction` 结构体

struct Prediction {
  Position position;
  Size size;
  Velocity velocity;
  float z_rotation;
  float score;
  int id;
};

作用: 表示一个物体检测的预测结果。
成员:
- position: 物体的位置（Position 结构体）。
- size: 物体的大小（Size 结构体）。
- velocity: 物体的速度（Velocity 结构体）。
- z_rotation: 物体绕 z 轴的旋转角度（偏航角）。
- score: 检测结果的置信度分数。
- id: 物体的唯一标识符。
用途: 用于存储物体检测的结果。

7. `NameAndColor` 结构体

struct NameAndColor {
  std::string name;
  unsigned char r, g, b;
};

作用: 表示类别名称及其对应的颜色。
成员:
- name: 类别的名称（例如 “car”, “pedestrian”）。
- r, g, b: 类别的颜色（RGB 值）。
用途: 用于定义不同类别的名称及其在可视化中对应的颜色。

8. `ImageArtistParameter` 结构体

struct ImageArtistParameter {
  int image_width;
  int image_stride;
  int image_height;
  int num_camera;
  std::vector<nvtype::Float4> viewport_nx4x4;
  std::vector<NameAndColor> classes;
};

作用: 用于配置 ImageArtist 的参数。
成员:
- image_width: 图像的宽度。
- image_stride: 图像的步长。
- image_height: 图像的高度。
- num_camera: 相机的数量。
- viewport_nx4x4: 视口矩阵（用于相机投影变换）。
- classes: 类别信息（包含类别名称和颜色）。
用途: 用于初始化 ImageArtist。

9. `ImageArtist` 类

class ImageArtist {
 public:
  virtual void draw_prediction(int camera_index, const std::vector<Prediction>& predictions, bool flipx) = 0;
  virtual void apply(unsigned char* image_rgb_device, void* stream) = 0;
};

作用: 用于在图像上绘制检测结果。
纯虚函数:
- draw_prediction: 在指定相机的图像上绘制预测结果。
- apply: 将绘制结果应用到图像上。
用途: 提供抽象接口，具体实现由派生类完成。

10. `create_image_artist` 函数

std::shared_ptr<ImageArtist> create_image_artist(const ImageArtistParameter& param);

作用: 工厂函数，用于创建 ImageArtist 的实例。
参数:
- param: ImageArtistParameter 结构体，包含初始化参数。
返回值: 返回一个 std::shared_ptr<ImageArtist> 智能指针。

11. `BEVArtistParameter` 结构体

struct BEVArtistParameter {
  int image_width;
  int image_stride;
  int image_height;
  float cx, cy, norm_size;
  float rotate_x;
  std::vector<NameAndColor> classes;
};

作用: 用于配置 BEVArtist 的参数。
成员:
- image_width: 图像的宽度。
- image_stride: 图像的步长。
- image_height: 图像的高度。
- cx, cy: 图像的中心点坐标。
- norm_size: 归一化大小（用于缩放点云）。
- rotate_x: 绕 x 轴的旋转角度。
- classes: 类别信息（包含类别名称和颜色）。
用途: 用于初始化 BEVArtist。

12. `BEVArtist` 类

class BEVArtist {
 public:
  virtual void draw_lidar_points(const nvtype::half* points_device, unsigned int number_of_points) = 0;
  virtual void draw_prediction(const std::vector<Prediction>& predictions, bool take_title) = 0;
  virtual void draw_ego() = 0;
  virtual void apply(unsigned char* image_rgb_device, void* stream) = 0;
};

作用: 用于渲染点云图像。
纯虚函数:
- draw_lidar_points: 绘制激光雷达点云。
- draw_prediction: 绘制预测结果。
- draw_ego: 绘制自车（ego vehicle）的位置。
- apply: 将绘制结果应用到图像上。
用途: 提供抽象接口，具体实现由派生类完成。

13. `create_bev_artist` 函数

std::shared_ptr<BEVArtist> create_bev_artist(const BEVArtistParameter& param);

作用: 工厂函数，用于创建 BEVArtist 的实例。
参数:
- param: BEVArtistParameter 结构体，包含初始化参数。
返回值: 返回一个 std::shared_ptr<BEVArtist> 智能指针。

14. `SceneArtistParameter` 结构体

struct SceneArtistParameter {
  int width;
  int stride;
  int height;
  unsigned char* image_device;
};

作用: 用于配置 SceneArtist 的参数。
成员:
- width: 图像的宽度。
- stride: 图像的步长。
- height: 图像的高度。
- image_device: 设备上的图像数据指针（通常指向 GPU 内存）。
用途: 用于初始化 SceneArtist。

15. `SceneArtist` 类

class SceneArtist {
 public:
  virtual void resize_to(const unsigned char* image_device, int x0, int y0, int x1, int y1, int image_width, int image_stride,
                         int image_height, float alpha, void* stream) = 0;

  virtual void flipx(const unsigned char* image_device, int image_width, int image_stride, int image_height,
                     unsigned char* output_device, int output_stride, void* stream) = 0;
};

作用: 用于拼接所有图像和点云。
纯虚函数:
- resize_to: 将图像调整到指定大小并放置到指定位置。
- flipx: 对图像进行水平翻转。
用途: 提供抽象接口，具体实现由派生类完成。

16. `create_scene_artist` 函数

std::shared_ptr<SceneArtist> create_scene_artist(const SceneArtistParameter& param);

作用: 工厂函数，用于创建 SceneArtist 的实例。
参数:
- param: SceneArtistParameter 结构体，包含初始化参数。
返回值: 返回一个 std::shared_ptr<SceneArtist> 智能指针。

17. 命名空间结束

};  // namespace nv

作用: 结束 nv 命名空间的定义。

18. 头文件保护结束

#endif  // __VISUALIZE_HPP__

作用: 结束头文件保护。

19. 总结

这个头文件定义了几个用于可视化的类和结构体，主要用于在图像上绘制检测结果、渲染点云数据以及拼接多个图像和点云。这些类和结构体通过工厂函数创建实例，并且提供了抽象接口。

Position、Size、Velocity**: 描述物体的位置、大小和速度。
Prediction**: 描述物体检测的结果。
NameAndColor**: 描述类别名称及其对应的颜色。
ImageArtist 用于在相机图像上绘制检测结果。
BEVArtist 用于渲染激光雷达点云并绘制检测结果。
SceneArtist 用于拼接多个图像和点云，生成最终的场景图像。
ImageArtistParameter、BEVArtistParameter、SceneArtistParameter: 分别用于配置 ImageArtist、BEVArtist 和 SceneArtist 的参数。