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mob64ca13fc5fb6 2024-05-03 17:04:27

点云的数据结构主要有如下格式：PointXYZ、PointXYZI、PointXYZRGBA、PointXYZRGB、PointXY、InterestPoint、Normal、PointNormal、PointXYZRGBNormal、PointXYZINormal、PointXYZLNormal、PointXYZL、PointXYZRGBL、PointXYZHSV、PointWithRange、PointWithViewpoint、MomentInvariants、PrincipalRadiiRSD、Boundary、PrincipalCurvatures、PFHSignature125、FPFHSignature33、VFHSignature308、Narf36、BorderDescription、IntensityGradient、Histogram、PointWithScale、PointSurfel。

参见头文件：pcl/point_types.h

1.PointXYZ

成员变量: float x, y, z;

PointXYZ是使用最常见的一个点数据类型，因为它只包含三维xyz坐标信息，这三个浮点数附加一个浮点数来满足存储对齐，用户可利用points[i].data[0]，或者points[i].x访问点的x坐标值。

union
{
   float data[4];
   struct
   {
      float x;
      float y;
      float z;
   };
};

PCL的example里通常都是这样定义点云：

pcl::PointCloud<pcl::PointXYZ>::Ptr cloud (new pcl::PointCloud<pcl::PointXYZ> );
如果要访问某一个点，则需要：
cloud->points[i].x
可以看到，points是个vector变量，所以points[i]就是单个的点，这里访问了他的x的值，同理可以访问y和z，如果想往cloud这个变量里面添加一个点的信息，则只需要定一个PointXYZ的变量，然后通过vector的push_back，加入到points这个变量里面。
pcl::PointXYZ point;
point.x = 2.0f - y;
point.y = y;
point.z = z;
cloud.points.push_back(point);
如果有两个坐标相同的点，则颜色信息以最后的一个为准。

2.PointXYZI

成员变量: float x, y, z, intensity;

PointXYZI是一个简单的XYZ坐标加intensity的point类型，理想情况下，这四个变量将新建单独一个结构体，并且满足存储对齐，然而，由于point的大部分操作会把data[4]元素设置成0或1（用于变换），不能让intensity与xyz在同一个结构体中，如果这样的话其内容将会被覆盖。例如，两个点的点积会把他们的第四个元素设置成0，否则该点积没有意义，等等。因此，对于兼容存储对齐，用三个额外的浮点数来填补intensity，这样在存储方面效率较低，但是符合存储对齐要求，运行效率较高。

union
{ 
    float data[4];
    struct
    {
       float x;
       float y;
       float z;
    };
};
union
{
    struct
    {
       float intensity;
     };
    float data_c[4];
};

3.PointXYZRGBA

成员变量: float x, y, z; uint32_t rgba;

除了rgba信息被包含在一个整型变量中，其它的和PointXYZI类似。

union
{
    float data[4];
    struct
    {
       float x;
       float y;
       float z;
    };
};
union
{
   struct
   {
      uint32_t rgba;
   };
   float data_c[4];
};

4.PointXYZRGB

成员变量:float x, y, z, rgb;

除了rgb信息被包含在一个浮点型变量中，其它和PointXYZRGB类似。rgb数据被压缩到一个浮点数里的原因在于早期PCL是作为ROS项目的一部分来开发的，那里RGB数据是用浮点数来传送的，PCL设计者希望所有遗留代码会重新更改（在PCL 2.x中很可能这样做），可能取消此数据类型。

union
{
    float data[4];
    struct
    {
       float x;
       float y;
       float z;
    };
};
union
{
    struct
    {
       float rgb;
    };
    float data_c[4];
};

5.PointXY

成员变量:float x, y

简单的二维x-y point结构。

struct
{
   float x;
   float y;
};

6.InterestPoint

成员变量:float x, y, z, strength

除了strength表示关键点的强度的测量值，其它的和PointXYZI类似。

union
{
  float data[4];
  struct
  {
     float x;
     float y;
     float z;
  };
};
union
{
  struct
  {
    float strength;
  };
  float data_c[4];
};

7 .Normal

成员变量:float normal[3], curvature;
另一个最常用的数据类型，Normal结构体表示给定点所在样本曲面上的法线方向，以及对应曲率的测量值（通过曲面块特征值之间关系获得——查看NormalEstimation类API以便获得更多信息），由于在PCL中对曲面法线的操作很普遍，还是用第四个元素来占位，这样就兼容SSE和高效计算，例如，用户访问法向量的第一个坐标，可以通过points[i].data_n[0]或者points[i].normal[0]或者points[i].normal_x，再一次强调，曲率不能被存储在同一个结构体中，因为它会被普通的数据操作覆盖掉。

union
 {
     float data_n[4];
     float normal[3];
    struct
    {
       float normal_x;
       float normal_y;
       float normal_z;
   };
 }
 union
 {
    struct
    {
      float curvature;
    };
    float data_c[4];
 }

8.PointNormal

成员变量:float x, y, z; float normal[3], curvature;
PointNormal是存储XYZ数据的point结构体，并且包括采样点对应法线和曲率。

union
 {
     float data[4];
     struct
     {
         float x;
         float y;
         float z;
     };
 };
 union
 {
     float data_n[4];
     float normal[3];
     struct
     {
         float normal_x;
         float normal_y;
         float normal_z;
     };
 };
 union
 {
     struct
     {
         float curvature;
     };
     float data_c[4];
 };

9.PointXYZRGBNormal

成员变量:float x, y, z, rgb, normal[3], curvature;
PointXYZRGBNormal存储XYZ数据和RGB颜色的point结构体，并且包括曲面法线和曲率。

union
 {
     float data[4];
     struct
     {
         float x;
         float y;
         float z;
     };
 };
 union
 {
     float data_n[4];
     float normal[3];
     struct
     {
         float normal_x;
         float normal_y;
         float normal_z;
     };
 }
 union
 {
     struct
     {
         float rgb;
         float curvature;
     };
     float data_c[4];
 };

10.PointXYZINormal

成员变量:float x, y, z, intensity, normal[3], curvature;
PointXYZINormal存储XYZ数据和强度值的point结构体，并且包括曲面法线和曲率。

union
 {
     float data[4];
     struct
     {
         float x;
         float y;
         float z;
     };
 };
 union
 {
     float data_n[4];
     float normal[3];
     struct
     {
         float normal_x;
         float normal_y;
         float normal_z;
     };
 }
 union
 {
     struct
     {
         float intensity;
         float curvature;
     };
     float data_c[4];
 };

11.PointXYZL

成员变量:float x, y, z, uin32_t label

12.PointXYZRGBL

成员变量: float x, y, z, rgb, uint32_t label

13.PointXYZLNormal

成员变量:float x, y, z, label, normal[3], curvature

14.PointXYZHSV

成员变量: float x, y, z, h, s, v

15.PointWithRange

成员变量:float x, y, z(union with float point[4]), range;
PointWithRange除了range包含从所获得的视点到采样点的距离测量值之外，其它与PointXYZI类似。

union
 {
     float data[4];
     struct
     {
         float x;
         float y;
         float z;
     };
 };
 union
 {
     struct
     {
         float range;
     };
     float data_c[4];
 };

16.PointWithViewpoint

成员变量:float x, y, z, vp_x, vp_y, vp_z;
PointWithViewpoint除了vp_x、vp_y和vp_z以三维点表示所获得的视点之外，其它与PointXYZI一样。

union
 {
     float data[4];
     struct
     {
         float x;
         float y;
         float z;
     };
 };
 union
 {
     struct
     {
         float vp_x;
         float vp_y;
         float vp_z;
     };
     float data_c[4];
 };

17.MomentInvariants

成员变量:float j1, j2, j3;
MomentInvariants是一个包含采样曲面上面片的三个不变矩的point类型，描述面片上质量的分布情况。查看MomentInvariantsEstimation以获得更多信息。

struct
 {
     float j1, j2, j3;
 };

18.PrincipalRadiiRSD

成员变量:float r_min, r_max;
PrincipalRadiiRSD是一个包含曲面块上两个RSD半径的point类型，查看RSDEstimation以获得更多信息。

struct
 {
     float r_min, r_max;
 };

19.Boundary

成员变量:uint8_t boundary_point;
Boundary存储一个点是否位于曲面边界上的简单point类型，查看BoundaryEstimation以获得更多信息。

struct
 {
     uint8_t boundary_point;
 };

20.PrincipalCurvatures

成员变量:float principal_curvature[3], pc1, pc2;
PrincipalCurvatures包含给定点主曲率的简单point类型。查看PrincipalCurvaturesEstimation以获得更多信息。

struct
 {
     union
     {
         float principal_curvature[3];
         struct
         {
             float principal_curvature_x;
             float principal_curvature_y;
             float principal_curvature_z;
         };
     };
     float pc1;
     float pc2;
 };

21.PFHSignature125

成员变量:float pfh[125];
PFHSignature125包含给定点的PFH（点特征直方图）的简单point类型, 查看PFHEstimation以获得更多信息。

struct
 {
     float histogram[125];
 };

22.FPFHSignature33

成员变量:float fpfh[33];
FPFHSignature33包含给定点的FPFH（快速点特征直方图）的简单point类型，查看FPFHEstimation以获得更多信息。

struct
 {
     float histogram[33];
 };

23.VFHSignature308

成员变量:float vfh[308];
VFHSignature308包含给定点VFH（视点特征直方图）的简单point类型，查看VFHEstimation以获得更多信息。

struct
 {
     float histogram[308];
 };

24.Narf36

成员变量:float x, y, z, roll, pitch, yaw; float descriptor[36];
Narf36包含给定点NARF（归一化对齐半径特征）的简单point类型，查看NARFEstimation以获得更多信息。

struct
 {
     float x, y, z, roll, pitch, yaw;
     float descriptor[36];
 };

25.BorderDescription

成员变量:int x, y; BorderTraits traits;
BorderDescription包含给定点边界类型的简单point类型，看BorderEstimation以获得更多信息。

struct
 {
     int x, y;
     BorderTraitstraits;
 };

26.IntensityGradient

成员变量:float gradient[3];
IntensityGradient包含给定点强度的梯度point类型，查看IntensityGradientEstimation以获得更多信息。

struct
 {
     union
     {
         float gradient[3];
         struct
         {
             float gradient_x;
             float gradient_y;
             float gradient_z;
         };
     };
 };

27.Histogram

成员变量:float histogram[N];
Histogram用来存储一般用途的n维直方图。

template<int N>
 struct Histogram
 {
     float histogram[N];
 };

28.PointWithScale

成员变量:float x, y, z, scale;
PointWithScale除了scale表示某点用于几何操作的尺度（例如，计算最近邻所用的球体半径，窗口尺寸等等），其它的和PointXYZI一样。

struct
 {
     union
     {
         float data[4];
         struct
         {
             float x;
             float y;
             float z;
         };
     };
     float scale;
 };

29.PointSurfel

成员变量:float x, y, z, normal[3], rgba, radius, confidence, curvature;
PointSurfel存储XYZ坐标、曲面法线、RGB信息、半径、可信度和曲面曲率的复杂point类型。

union
 {
     float data[4];
     struct
     {
         float x;
         float y;
         float z;
     };
 };
 union
 {
     float data_n[4];
     float normal[3];
     struct
     {
         float normal_x;
         float normal_y;
         float normal_z;
     };
 };
 union
 {
     struct
     {
         uint32_trgba;
         float radius;
         float confidence;
         float curvature;
     };
     float data_c[4];
 };

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