PCL库实现点云可视化

一、 算法原理

点云可视化，即在窗口中渲染点云，通过调整颜色、大小、法线等属性，可直观呈现不同维度的信息。下文先梳理常用可视化参数，再给出具体示例。

二、 参数说明

PCL 点云可视化的核心操作都围绕 pcl::visualization::PCLVisualizer 类展开，我们先梳理核心常用函数的调用方法与作用：

核心对象创建

// 创建可视化窗口智能指针
boost::shared_ptr<pcl::visualization::PCLVisualizer> viewer (new pcl::visualization::PCLVisualizer ("窗口标题"));

点云添加与基础属性设置

添加点云到窗口：

// 添加点云到可视化器，第二个参数为点云的唯一ID，多个点云需要设置不同ID
viewer->addPointCloud<pcl::PointXYZ>(cloud, "cloud_id");

修改点云渲染属性的统一接口：setPointCloudRenderingProperties，通过第一个参数指定要修改的属性类型，常用调用如下：

1. 设置点大小

// 参数说明：属性类型 -> 点大小值 -> 目标点云ID
viewer->setPointCloudRenderingProperties(pcl::visualization::PCL_VISUALIZER_POINT_SIZE, 2, "cloud");

2. 设置点云颜色（全局统一颜色，RGB通道取值范围0~1）

// 示例：将点云设置为红色
viewer->setPointCloudRenderingProperties(pcl::visualization::PCL_VISUALIZER_COLOR, 1.0, 0.0, 0.0, "cloud");
// 示例：将点云设置为白色
viewer->setPointCloudRenderingProperties(pcl::visualization::PCL_VISUALIZER_COLOR, 1.0, 1.0, 1.0, "cloud");

3. 设置点云不透明度

// alpha 取值范围0~1，0为完全透明，1为完全不透明
viewer->setPointCloudRenderingProperties(pcl::visualization::PCL_VISUALIZER_OPACITY, 0.8, "cloud");

辅助元素添加

1. 添加坐标系坐标轴

// 参数：坐标轴的长度（单位和点云尺度一致）
viewer->addCoordinateSystem (1.0);

2. 显示点云法线

// 参数：带法线的点云指针 -> 采样步长（每隔多少个点显示一个法线） -> 法线长度 -> 法线ID
viewer->addPointCloudNormals<pcl::PointNormal> (cloud_with_normals, 10, 0.05, "normals");

3. 设置背景色

// RGB取值范围0~1，此处为深灰色背景
viewer->setBackgroundColor (0.05, 0.05, 0.05);

主循环刷新

需要开启循环不断刷新窗口，才能保持可视化窗口响应交互：

// 循环直到窗口被关闭，每10ms刷新一次
while (!viewer->wasStopped ()) {
  viewer->spinOnce (10);
}

整体的实现逻辑为：创建可视化对象 -> 读取点云 -> 预处理点云（如上色、降采样） -> 添加点云与辅助元素 -> 设置渲染属性 -> 进入刷新循环等待用户关闭。