PCL实现泊松表面重建

pcl实现的泊松重建算法,输出为重建后的曲面模型数据。具体内容可以参照文献Possion surface reconstruction.#include <pcl/point_types.h>

#include <pcl/io/pcd_io.h>

#include <pcl/kdtree/kdtree_flann.h>

#include <pcl/features/normal_3d_omp.h>

#include <pcl/features/normal_3d.h>

#include <pcl/surface/gp3.h>

#include <pcl/surface/poisson.h>

#include <pcl/visualization/pcl_visualizer.h>

#include <boost/thread/thread.hpp>

#include <fstream>

void main()

{  pcl::PointCloud<pcl::PointXYZ>::Ptr cloud(new pcl::PointCloud<pcl::PointXYZ>) ;  

if (pcl::io::loadPCDFile("bun000.pcd" , *cloud) == -1)  

{ PCL_ERROR("Could not read pcd file!\n") ;  

return -1;  

}  

pcl::PointCloud<pcl::PointNormal>::Ptr cloud_with_normals(new pcl::PointCloud<pcl::PointNormal>) ;  

pcl::NormalEstimation<pcl::PointXYZ , pcl::Normal> n ;//法线估计对象  

pcl::PointCloud<pcl::Normal>::Ptr normals(new pcl::PointCloud<pcl::Normal>) ;//存储估计的法线  

pcl::search::KdTree<pcl::PointXYZ>::Ptr tree(new pcl::search::KdTree<pcl::PointXYZ>) ;  

tree->setInputCloud(cloud) ;  

n.setInputCloud(cloud) ; 

n.setSearchMethod(tree) ;  

n.setKSearch(20) ;  

n.compute(*normals) ;  

pcl::concatenateFields(*cloud , *normals , *cloud_with_normals) ;  

pcl::search::KdTree<pcl::PointNormal>::Ptr tree2(new pcl::search::KdTree<pcl::PointNormal>) ;  

tree2->setInputCloud(cloud_with_normals) ;  

pcl::Poisson<pcl::PointNormal> pn ;

pn.setSearchMethod(tree2) ; 

pn.setInputCloud(cloud_with_normals) ; 

pn.setConfidence(false) ;//设置置信标志,为true时,使用法线向量长度作为置信度信息,false则需要对法线进行归一化处理  

pn.setManifold(false) ;//设置流行标志,如果设置为true,则对多边形进行细分三角话时添加重心,设置false则不添加  

pn.setOutputPolygons(false) ;//设置是否输出为多边形  

pn.setIsoDivide(8) ;  

pn.setSamplesPerNode(3) ;//设置每个八叉树节点上最少采样点数目  

pcl::PolygonMesh mesh ; 

pn.performReconstruction(mesh) ; 

boost::shared_ptr<pcl::visualization::PCLVisualizer> viewer(new pcl::visualization::PCLVisualizer("3D viewer")) ; 

viewer->setBackgroundColor(0 , 0 , 0) ; 

viewer->addPolygonMesh(mesh , "my") ; 

viewer->initCameraParameters() ;  

while (!viewer->wasStopped())  

{ viewer->spinOnce(100) ;  

boost::this_thread::sleep(boost::posix_time::microseconds(100000)) ;  

}  

return 0;

}

### PCL 表面重建简介 PCL(Point Cloud Library)是一个开源项目,专注于提供高效的点云处理工具。其中,表面重建算法是一种重要的技术手段,能够从离散的点云数据中生成平滑连续的三维曲面模型[^1]。 表面重建的核心原理在于将输入点云视为向量场中的采样点,并通过求解方程得到一个隐式函数表示的曲面[^3]。这种方法特别适合于处理带噪声或不规则分布的点云数据,在计算机图形学和计算机视觉领域具有广泛应用价值。 --- ### 实现步骤概述 在 PCL实现表面重建通常涉及以下几个方面: 1. **加载点云数据**:读取目标点云文件并将其存储为 `pcl::PointCloud` 类型的对象。 2. **设置参数配置**:定义重建过程所需的各项参数,例如深度级别、尺度因子等。 3. **执行重建操作**:调用 PCL 提供的相关类完成实际计算工作。 4. **保存结果网格**:将最终生成的三角形网格导出至指定格式文件(如 `.ply` 或 `.obj` 文件)。 以下是基于 C++ 的具体示例代码展示如何利用 PCL 完成上述流程: --- ### 示例代码 ```cpp #include <iostream> #include <pcl/io/pcd_io.h> #include <pcl/io/vtk_lib_io.h> // 用于保存 .vtk/.ply 网格文件 #include <pcl/point_types.h> #include <pcl/surface/poisson.h> int main(int argc, char** argv) { // 加载点云数据 (假设输入为 pcd 格式的点云文件) pcl::PointCloud<pcl::PointXYZ>::Ptr cloud(new pcl::PointCloud<pcl::PointXYZ>); if (pcl::io::loadPCDFile<pcl::PointXYZ>("input_cloud.pcd", *cloud) == -1) { std::cerr << "Error loading point cloud file!" << std::endl; return (-1); } // 创建 Poisson 表面重建对象 pcl::surface::Poisson<pcl::PointXYZ> poisson_reconstruction; // 设置输入点云 poisson_reconstruction.setInputCloud(cloud); // 配置参数 int depth = 8; // 控制八叉树的最大深度,默认值一般设为 8~10 bool manifold_cleaning = true;// 是否清理流形结构 double scale_factor = 1.1; // 尺度放大比例 poisson_reconstruction.setDepth(depth); // 设定最大深度 poisson_reconstruction.setManifoldCleaning(manifold_cleaning); // 启用流形清洗选项 poisson_reconstruction.setScale(scale_factor); // 调整边界范围大小 // 执行重建 pcl::PolygonMesh output_mesh; poisson_reconstruction.reconstruct(output_mesh); // 输出结果到文件 (.ply 格式为例) if (pcl::io::saveVTKFile("output_poisson.vtk", output_mesh)) { std::cout << "成功保存重建后的网格文件." << std::endl; } else { std::cerr << "无法保存重建后的网格文件." << std::endl; return (-1); } return 0; } ``` 此程序片段展示了完整的表面重建逻辑链路及其对应 API 函数的应用方式[^4]。 --- ### 参数说明 - **depth**: 决定了八叉树分解层次的数量;较高的数值会增加细节但也可能引入更多噪音。 - **manifold_cleaning**: 如果启用,则会对输出模型进行额外清洁以确保其拓扑性质良好。 - **scale_factor**: 影响包围盒尺寸相对于原始点集外接球的比例关系。 以上各参数需依据实际情况调整优化才能获得最佳效果。 ---
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