PCL 投影滤波器

一、概述

1.1原理

1.2实现步骤

1.3应用场景

二、代码实现

2.1关键函数

2.1.1 投影滤波

2.1.2 可视化

2.2完整代码

三、实现效果

PCL点云算法汇总及实战案例汇总的目录地址链接：

PCL点云算法与项目实战案例汇总（长期更新）

一、概述

投影滤波器是将点云中的点投影到指定的模型（例如平面、圆柱或其他几何模型）上。通过投影操作，我们可以将三维点云映射到指定的二维平面上，常用于点云数据的简化和预处理。本例使用一个平面模型（如 X-Y 平面）来将点云投影到该平面上。

1.1原理

投影滤波器：通过设置模型系数（如平面方程），将输入点云的点投影到该模型上。
平面投影：通过定义平面方程 ax + by + cz + d = 0，将点云的 Z 坐标投影到 X-Y 平面上（即 Z 坐标变为 0）

1.2实现步骤

读取点云数据。
定义平面模型系数，使用 pcl::ProjectInliers 将点云投影到 X-Y 平面上。
可视化原始点云与投影后的点云。

1.3应用场景

点云投影：在需要将三维点云投影到二维平面时，可以使用投影滤波器。
数据预处理：投影操作可作为其他算法的预处理步骤，简化计算和减少维度。
点云的平面拟合和平面约束：将点云数据限制在某一平面内，便于后续处理。

二、代码实现

2.1关键函数

2.1.1 投影滤波

#include <pcl/filters/project_inliers.h>  // 引入投影滤波器的头文件// 将点云投影到指定的平面模型
void projectPointCloudToPlane(pcl::PointCloud<pcl::PointXYZ>::Ptr input_cloud,pcl::PointCloud<pcl::PointXYZ>::Ptr output_cloud,pcl::ModelCoefficients::Ptr coefficients)
{pcl::ProjectInliers<pcl::PointXYZ> proj;proj.setModelType(pcl::SACMODEL_PLANE);  // 设置模型类型为平面proj.setInputCloud(input_cloud);  // 输入点云proj.setModelCoefficients(coefficients);  // 设置平面模型系数proj.filter(*output_cloud);  // 进行投影滤波
}

2.1.2 可视化

#include <pcl/visualization/pcl_visualizer.h>  // 引入可视化库// 可视化原始点云和投影后的点云
void visualizePointClouds(pcl::PointCloud<pcl::PointXYZ>::Ptr cloud,pcl::PointCloud<pcl::PointXYZ>::Ptr projected_cloud)
{pcl::visualization::PCLVisualizer::Ptr viewer(new pcl::visualization::PCLVisualizer("Point Cloud Projection Visualization"));// 设置视口1，显示原始点云int vp_1;viewer->createViewPort(0.0, 0.0, 0.5, 1.0, vp_1);viewer->setBackgroundColor(1.0, 1.0, 1.0, vp_1);  // 白色背景viewer->addText("Original PointCloud", 10, 10, "vp1_text", vp_1);pcl::visualization::PointCloudColorHandlerCustom<pcl::PointXYZ> cloud_color(cloud, 0, 255, 0);  // 绿色点云viewer->addPointCloud(cloud, cloud_color, "original_cloud", vp_1);// 设置视口2，显示投影后的点云int vp_2;viewer->createViewPort(0.5, 0.0, 1.0, 1.0, vp_2);viewer->setBackgroundColor(0.98, 0.98, 0.98, vp_2);  // 浅灰色背景viewer->addText("Projected PointCloud", 10, 10, "vp2_text", vp_2);pcl::visualization::PointCloudColorHandlerCustom<pcl::PointXYZ> projected_color(projected_cloud, 0, 0, 255);  // 蓝色点云viewer->addPointCloud(projected_cloud, projected_color, "projected_cloud", vp_2);while (!viewer->wasStopped()){viewer->spinOnce(100);}
}

2.2完整代码

#include <iostream>
#include <pcl/io/pcd_io.h>  // PCD文件读取
#include <pcl/point_types.h>  // 点云类型
#include <pcl/ModelCoefficients.h>  // 模型系数
#include <pcl/filters/project_inliers.h>  // 投影滤波器
#include <pcl/visualization/pcl_visualizer.h>  // 可视化库
#include <boost/thread/thread.hpp>  // 线程库using namespace std;// 投影滤波器函数
void projectPointCloudToPlane(pcl::PointCloud<pcl::PointXYZ>::Ptr input_cloud,pcl::PointCloud<pcl::PointXYZ>::Ptr output_cloud,pcl::ModelCoefficients::Ptr coefficients)
{pcl::ProjectInliers<pcl::PointXYZ> proj;proj.setModelType(pcl::SACMODEL_PLANE);  // 设置模型类型为平面proj.setInputCloud(input_cloud);  // 输入点云proj.setModelCoefficients(coefficients);  // 设置平面模型系数proj.filter(*output_cloud);  // 进行投影滤波
}// 可视化函数
void visualizePointClouds(pcl::PointCloud<pcl::PointXYZ>::Ptr cloud,pcl::PointCloud<pcl::PointXYZ>::Ptr projected_cloud)
{pcl::visualization::PCLVisualizer::Ptr viewer(new pcl::visualization::PCLVisualizer("Point Cloud Projection Visualization"));// 设置视口1，显示原始点云int vp_1;viewer->createViewPort(0.0, 0.0, 0.5, 1.0, vp_1);viewer->setBackgroundColor(1.0, 1.0, 1.0, vp_1);  // 白色背景viewer->addText("Original PointCloud", 10, 10, "vp1_text", vp_1);pcl::visualization::PointCloudColorHandlerCustom<pcl::PointXYZ> cloud_color(cloud, 0, 255, 0);  // 绿色点云viewer->addPointCloud(cloud, cloud_color, "original_cloud", vp_1);// 设置视口2，显示投影后的点云int vp_2;viewer->createViewPort(0.5, 0.0, 1.0, 1.0, vp_2);viewer->setBackgroundColor(0.98, 0.98, 0.98, vp_2);  // 浅灰色背景viewer->addText("Projected PointCloud", 10, 10, "vp2_text", vp_2);pcl::visualization::PointCloudColorHandlerCustom<pcl::PointXYZ> projected_color(projected_cloud, 0, 0, 255);  // 蓝色点云viewer->addPointCloud(projected_cloud, projected_color, "projected_cloud", vp_2);while (!viewer->wasStopped()){viewer->spinOnce(100);}
}int main(int argc, char** argv)
{// 读取点云数据pcl::PointCloud<pcl::PointXYZ>::Ptr cloud(new pcl::PointCloud<pcl::PointXYZ>);pcl::PointCloud<pcl::PointXYZ>::Ptr cloud_projected(new pcl::PointCloud<pcl::PointXYZ>);pcl::io::loadPCDFile<pcl::PointXYZ>("bunny.pcd", *cloud);  // 加载PCD文件// 定义平面模型系数，ax+by+cz+d=0，其中a=b=d=0，c=1表示X-Y平面pcl::ModelCoefficients::Ptr coefficients(new pcl::ModelCoefficients());coefficients->values.resize(4);coefficients->values[0] = coefficients->values[1] = 0;coefficients->values[2] = 1.0;  // Z轴coefficients->values[3] = 0;  // X-Y平面// 将点云投影到平面上projectPointCloudToPlane(cloud, cloud_projected, coefficients);// 可视化原始点云和投影后的点云visualizePointClouds(cloud, cloud_projected);return 0;
}