PCL边界识别

———————————–【转自:SimpleTriangle】————————————–

#include <iostream>
#include <vector>
#include <ctime>
#include <boost/thread/thread.hpp>
#include <pcl/io/pcd_io.h>
#include <pcl/visualization/pcl_visualizer.h>
#include <pcl/console/parse.h>
#include <pcl/features/eigen.h>
#include <pcl/features/feature.h>
#include <pcl/features/normal_3d.h>
#include <pcl/impl/point_types.hpp>
#include <pcl/features/boundary.h>
#include <pcl/visualization/cloud_viewer.h>
using namespace std;

int main(int argc, char **argv)
{
        pcl::PointCloud<pcl::PointXYZ>::Ptr cloud (new pcl::PointCloud<pcl::PointXYZ>);
        // if (pcl::io::loadPCDFile<pcl::PointXYZ>("/home/yxg/pcl/pcd/mid.pcd",*cloud) == -1)
        if (pcl::io::loadPCDFile<pcl::PointXYZ>(argv[1],*cloud) == -1)
        {
                PCL_ERROR("COULD NOT READ FILE mid.pcl \n");
                return (-1);
        }

        std::cout << "points sieze is:"<< cloud->size()<<std::endl;
        pcl::PointCloud<pcl::Normal>::Ptr normals (new pcl::PointCloud<pcl::Normal>);
        pcl::PointCloud<pcl::Boundary> boundaries;
        pcl::BoundaryEstimation<pcl::PointXYZ,pcl::Normal,pcl::Boundary> est;
        pcl::search::KdTree<pcl::PointXYZ>::Ptr tree(new pcl::search::KdTree<pcl::PointXYZ>());
        /*
        pcl::KdTreeFLANN<pcl::PointXYZ> kdtree;  //创建一个快速k近邻查询,查询的时候若该点在点云中,则第一个近邻点是其本身
        kdtree.setInputCloud(cloud);
        int k =2;
        float everagedistance =0;
        for (int i =0; i < cloud->size()/2;i++)
        {
                vector<int> nnh ;
                vector<float> squaredistance;
                //  pcl::PointXYZ p;
                //   p = cloud->points[i];
                kdtree.nearestKSearch(cloud->points[i],k,nnh,squaredistance);
                everagedistance += sqrt(squaredistance[1]);
                //   cout<<everagedistance<<endl;
        }

        everagedistance = everagedistance/(cloud->size()/2);
        cout<<"everage distance is : "<<everagedistance<<endl;

*/



        pcl::NormalEstimation<pcl::PointXYZ,pcl::Normal> normEst;  //其中pcl::PointXYZ表示输入类型数据,pcl::Normal表示输出类型,且pcl::Normal前三项是法向,最后一项是曲率
        normEst.setInputCloud(cloud);
        normEst.setSearchMethod(tree);
        // normEst.setRadiusSearch(2);  //法向估计的半径
        normEst.setKSearch(9);  //法向估计的点数
        normEst.compute(*normals);
        cout<<"normal size is "<< normals->size()<<endl;

       //normal_est.setViewPoint(0,0,0); //这个应该会使法向一致
        est.setInputCloud(cloud);
        est.setInputNormals(normals);
        //  est.setAngleThreshold(90);
        //   est.setSearchMethod (pcl::search::KdTree<pcl::PointXYZ>::Ptr (new pcl::search::KdTree<pcl::PointXYZ>));
        est.setSearchMethod (tree);
        est.setKSearch(20);  //一般这里的数值越高,最终边界识别的精度越好
        //  est.setRadiusSearch(everagedistance);  //搜索半径
        est.compute (boundaries);

        //  pcl::PointCloud<pcl::PointXYZ> boundPoints;
        pcl::PointCloud<pcl::PointXYZ>::Ptr boundPoints (new               pcl::PointCloud<pcl::PointXYZ>);
        pcl::PointCloud<pcl::PointXYZ> noBoundPoints;
        int countBoundaries = 0;
        for (int i=0; i<cloud->size(); i++){
                uint8_t x = (boundaries.points[i].boundary_point);
        int a = static_cast<int>(x); //该函数的功能是强制类型转换
        if ( a == 1)
                {
                        //  boundPoints.push_back(cloud->points[i]);
                        ( *boundPoints).push_back(cloud->points[i]);
                        countBoundaries++;
                }
                else
                        noBoundPoints.push_back(cloud->points[i]);

    }
        std::cout<<"boudary size is:" <<countBoundaries <<std::endl;
        //  pcl::io::savePCDFileASCII("boudary.pcd",boundPoints);

        pcl::io::savePCDFileASCII("boudary.pcd", *boundPoints);
        pcl::io::savePCDFileASCII("NoBoundpoints.pcd",noBoundPoints);
        pcl::visualization::CloudViewer viewer ("test");
        viewer.showCloud(boundPoints);
        while (!viewer.wasStopped())
        {
        }
        return 0;
}

这里写图片描述

<think>好的,用户需要关于焊缝重建的点云处理技术资料或方法。首先,我要回顾一下系统级指令,确保回答符合格式要求,比如行内数学表达式用$...$,独立公式用$$...$$,正确使用LaTeX,中文回答,生成相关问题,并在引用末尾添加标识。 用户的问题涉及焊缝重建和点云处理,我需要结合提供的引用资料来组织回答。引用[1]提到焊缝识别技术,包括特征提取和跟踪,这可能与点云处理相关。引用[2]和[3]具体讨论了V型焊缝和角焊的处理步骤,比如平面拟合、交线计算、端点投影等,这些都是点云处理的关键步骤。引用[4]则提供了PCL滤波的参考资料,可能需要提及点云预处理的方法。 接下来,我需要将这些引用内容整合到回答中,分步骤说明焊缝重建的点云处理方法。首先,点云预处理,可能涉及滤波和降噪,这里可以引用[4]中的PCL滤波方法。然后,特征提取和分割,引用[2]中的平面拟合和阈值剔除,以及[3]的平面识别分割。接着是三维重建部分,包括交线计算和端点投影,引用[3]中的步骤。最后,焊缝轨迹生成,引用[3]提到的插值方法。 需要确保每个步骤中自然地插入引用标识,比如在提到滤波时引用[4],平面拟合时引用[2],交线计算时引用[3]。同时,要使用正确的数学表达式,比如平面方程用$ax + by + cz + d = 0$,距离公式用$d = \frac{|ax_0 + by_0 + cz_0 + d|}{\sqrt{a^2 + b^2 + c^2}}$,这些需要以行内公式的形式呈现。 然后生成相关问题,考虑用户可能的后续疑问,比如滤波方法的选择、特征提取算法、三维重建的数学方法、实时性优化以及深度学习应用等,每个问题需要与引用内容相关,比如引用[4]对应滤波方法,引用[2][3]对应特征提取和三维重建。 最后检查格式是否正确,没有使用Markdown,引用标识是否正确添加,数学表达式是否正确使用$符号,以及回答的结构是否清晰。确保所有引用的内容都被正确引用,并且回答符合用户需求,帮助用户理解焊缝重建的点云处理技术。</think>### 焊缝重建点云处理技术方法 焊缝重建的点云处理技术主要包括以下步骤: 1. **点云预处理** - **滤波降噪**:使用统计滤波、半径滤波或体素网格滤波去除离群点和冗余数据。例如,基于距离阈值的噪声剔除方法可有效提升后续计算效率[^2][^4]。 - **点云分割**:通过平面拟合(如RANSAC算法)分割工件表面区域,平面方程可表示为$ax + by + cz + d = 0$,并计算点到平面的距离$d = \frac{|ax_0 + by_0 + cz_0 + d|}{\sqrt{a^2 + b^2 + c^2}}$来筛选有效数据[^2][^3]。 2. **焊缝特征提取** - **交线计算**:对分割后的平面区域,通过两平面相交的直线方程确定焊缝基线。例如,平面方程$P_1$和$P_2$的交线参数化为$\mathbf{L} = \mathbf{p}_0 + t\mathbf{v}$,其中$\mathbf{v}$为方向向量。 - **端点修正**:将点云投影到交线上,利用主成分分析(PCA)或迭代最近点(ICP)算法优化端点坐标,公式为$\mathbf{p}_{\text{proj}} = \mathbf{p} - (\mathbf{n} \cdot (\mathbf{p} - \mathbf{q}))\mathbf{n}$($\mathbf{n}$为法向量,$\mathbf{q}$为平面上点)。 3. **三维重建与轨迹生成** - **插值优化**:在修正的端点间进行等距插值,生成机器人可执行的连续轨迹。例如,线性插值公式为$\mathbf{p}(t) = \mathbf{p}_\text{start} + t(\mathbf{p}_\text{end} - \mathbf{p}_\text{start})$,$t \in [0,1]$[^3]。 - **实时性增强**:通过点云压缩(如Octree编码)和并行计算技术(如GPU加速)提升处理速度。 ### 关键方法对比 | 方法 | 应用场景 | 数学基础 | 引用 | |-----------------|-------------|-------------------------|-------------| | RANSAC平面拟合 | V型焊缝识别 | 最小二乘优化 | [^2] | | 交线参数化 | 角焊缝重建 | 线性代数与几何变换 | | | PCA投影修正 | 端点定位 | 特征值分解 | |
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