如何将PCL：：CropBox WRT旋转为自己的特定轴，而不是全局轴？或者，如何将仿射变换应用于PCL：：CropBox？ [英] How can I rotate the pcl::CropBox wrt its own particular axis rather than global axis? or how can I apply affine transform to pcl::CropBox?

问题描述

我有一个立方体形状的点云，其x、y和amp；z坐标范围从-1.0到1.0个单位。

#include <pcl/ModelCoefficients.h>
#include <pcl/common/common.h>
#include <pcl/filters/crop_box.h>
#include <pcl/filters/voxel_grid.h>
#include <pcl/io/pcd_io.h>
#include <pcl/point_types.h>
#include <pcl/visualization/pcl_visualizer.h>

#include <iostream>
#include <string>
#include <vector>

int main() {
    pcl::PointCloud<pcl::PointXYZRGB>::Ptr
        main_cloud_ptr(new pcl::PointCloud<pcl::PointXYZRGB>),
        cropped_cloud_ptr1(new pcl::PointCloud<pcl::PointXYZRGB>),
        cropped_cloud_ptr2(new pcl::PointCloud<pcl::PointXYZRGB>);

    float x_start = -1.0, x_end = 1.0, x_resolution = 0.05;
    float y_start = -1.0, y_end = 1.0, y_resolution = 0.05;
    float z_start = -1.0, z_end = 1.0, z_resolution = 0.05;

    float rgb_color_mul = 5.0;
    float rgb_color_add = 10.0;

    pcl::PointXYZRGB pt;

    for (float i = x_start; i < x_end; i += x_resolution) {
        for (float j = y_start; j < y_end; j += y_resolution) {
            for (float k = z_start; k < z_end; k += z_resolution) {
                pt.x = i;
                pt.y = j;
                pt.z = k;
                pt.r = i * 100 + 100;
                pt.g = 200;
                pt.b = j * 100 + 50;
                main_cloud_ptr->points.push_back(pt);
            }
        }
    }

    std::cout << "main_cloud_ptr->points.size() = " << main_cloud_ptr->points.size() << "
";

    pcl::visualization::PCLVisualizer::Ptr visualizer1(new pcl::visualization::PCLVisualizer("visualizer1 -- main_cloud_ptr"));
    visualizer1->setBackgroundColor(0, 0, 0);
    visualizer1->addPointCloud<pcl::PointXYZRGB>(main_cloud_ptr, "main_cloud_ptr");
    visualizer1->setPointCloudRenderingProperties(pcl::visualization::PCL_VISUALIZER_POINT_SIZE, 2, "main_cloud_ptr");
    visualizer1->addCoordinateSystem(0.5);
    visualizer1->addCube(-1.0, 1.0, -1.0, 1.0, -1.0, 1.0, 1.0, 1.0, 1.0, "cube1");
    visualizer1->setRepresentationToWireframeForAllActors();
    while (!visualizer1->wasStopped()) {
        visualizer1->spinOnce();
    }

现在，使用pcl::CropBox过滤器，我想完成两个不同的任务，并从我的立方体形状的点云中获得两个不同类型的切片：

1. 取出一小片

   • 平行于XY平面
   • 垂直于z轴
   • 在z轴上距原点一定距离，例如0.3-0.5

2. 取出一片薄薄的点云

   • 基于长方体本身的x轴倾斜45°，而不是将WRT全局x轴旋转45°
   • 其质心在z轴上的距离为0.4单位

对于任务1，我这样做了，它完全可以：

    pcl::CropBox<pcl::PointXYZRGB> box_filter1;

    box_filter1.setMin(Eigen::Vector4f(-1.0, -1.0, 0.3, 1.0));
    box_filter1.setMax(Eigen::Vector4f(1.0, 1.0, 0.5, 1.0));

    box_filter1.setInputCloud(main_cloud_ptr);
    box_filter1.filter(*cropped_cloud_ptr1);

    pcl::visualization::PCLVisualizer::Ptr visualizer2(new pcl::visualization::PCLVisualizer("visualizer2 -- cropped_cloud_ptr1"));
    visualizer2->setBackgroundColor(0, 0, 0);
    visualizer2->addPointCloud<pcl::PointXYZRGB>(cropped_cloud_ptr1, "cropped_cloud_ptr1");
    visualizer2->setPointCloudRenderingProperties(pcl::visualization::PCL_VISUALIZER_POINT_SIZE, 2, "cropped_cloud_ptr1");
    visualizer2->addCoordinateSystem(0.5);

    visualizer2->addCube(-1.0, 1.0, -1.0, 1.0, -1.0, 1.0, 1.0, 1.0, 1.0, "cube2");

    visualizer2->setRepresentationToWireframeForAllActors();

    while (!visualizer2->wasStopped()) {
        visualizer2->spinOnce();
    }

对于任务2，除了使用setRotation方法设置pcl::CropBox的旋转外，我几乎遵循了任务1的相同步骤，并做了如下操作：

    pcl::CropBox<pcl::PointXYZRGB> box_filter2;

    box_filter2.setMin(Eigen::Vector4f(-1.0, -1.0, 0.3, 1.0));
    box_filter2.setMax(Eigen::Vector4f(1.0, 1.0, 0.5, 1.0));

    box_filter2.setRotation(Eigen::Vector3f(M_PI / 4, 0, 0));

    box_filter2.setInputCloud(main_cloud_ptr);
    box_filter2.filter(*cropped_cloud_ptr2);

    pcl::visualization::PCLVisualizer::Ptr visualizer3(new pcl::visualization::PCLVisualizer("visualizer2 -- cropped_cloud_ptr2"));
    visualizer3->setBackgroundColor(0, 0, 0);
    visualizer3->addPointCloud<pcl::PointXYZRGB>(cropped_cloud_ptr2, "cropped_cloud_ptr2");
    visualizer3->setPointCloudRenderingProperties(pcl::visualization::PCL_VISUALIZER_POINT_SIZE, 2, "cropped_cloud_ptr2");
    visualizer3->addCoordinateSystem(0.5);

    visualizer3->addCube(-1.0, 1.0, -1.0, 1.0, -1.0, 1.0, 1.0, 1.0, 1.0, "cube3");

    visualizer3->setRepresentationToWireframeForAllActors();

    while (!visualizer3->wasStopped()) {
        visualizer3->spinOnce();
    }

    return 0;
}

但是，在这种情况下，框将按全局X轴旋转。

这不是我想要的。我只想旋转/倾斜长方体自己的x轴(即想象长方体的局部坐标系，原点位于长方体的质心，并且所有局部x，y和amp；z轴都平行于全局x，y和amp；z轴。)

我知道setTransform中有一个setTransform方法，它接受Eigen::Affine3f的对象作为输入参数。但是，在我的例子中，我如何使用它来仅旋转/命名cropBox WRT自己的x轴？

如果有任何其他方法可以解决此问题，也请分享您的想法/解决方案。

推荐答案

我必须在ROS项目期间解决此问题，所以不妨分享我的方法。

为了获得所需的结果，您必须定义一个在全局0，0，0上对称的裁剪框/最小/最大值，然后将其旋转并平移到您想要的位置。

换句话说，默认情况下，您的框过滤器坐标系为0，0，0，并且不会因.setMin() /.setMax()而改变

您可以通过.setTranslation()

更改滤镜坐标系

`

box_filter2.setMin(Eigen::Vector4f(-0.5, -0.5, -0.1, 1.0));
box_filter2.setMax(Eigen::Vector4f(0.5, 0.5, 0.1, 1.0));

box_filter2.setTranslation(Eigen::Vector3f(0, 0, 0.4));

float angle = 45 * (M_PI / 180);
box_filter2.setRotation(Eigen::Vector3f ((float)(angle * M_PI / 180),0.0f, 0.0f));

Translation only

With Rotation

注意：

您还可以使用setTransform，它将平移和旋转组合成一个大的仿射变换。 因此，为两种方法输入相同的值将不会产生相同的结果。

// This will produce a different result then the above snippet. 
//transform_matrix in x
transform_matrix(1, 1) = cos(angle);
transform_matrix(1, 2) = sin(angle);
transform_matrix(2, 1) = -sin(angle);
transform_matrix(2, 2) = cos(angle);

//translation by z
transform_matrix(2, 3) = 0.4;

Eigen::Affine3f transform;
transform = transform_matrix;
box_filter1.setTransform(transform);

我发现这种方法更容易出错，也更难使用。 Affine Transformation

一些有用的链接：

https://en.wikipedia.org/wiki/Transformation_matrix

https://www.andre-gaschler.com/rotationconverter/

How to convert Eigen::Matrix4f to Eigen::Affine3f

我希望这会有帮助。

这篇关于如何将PCL：：CropBox WRT旋转为自己的特定轴，而不是全局轴？或者，如何将仿射变换应用于PCL：：CropBox？的文章就介绍到这了，希望我们推荐的答案对大家有所帮助，也希望大家多多支持IT屋！