<>1 什么是PCD?

PCD(Point Cloud Date,点云数据) 对应的文件格式为 (*.pcd),是PCL官方指定格式,具有ASCII和binary
两种数据存储类型,pcd格式具有文件头,用于描绘点云的整体信息。

<>2 pcd文件头示例
# .PCD v0.7 - Point Cloud Data file format VERSION 0.7 FIELDS x y z SIZE 4 4 4
TYPE F F F COUNT1 1 1 WIDTH 278 HEIGHT 1 VIEWPOINT 0 0 0 1 0 0 0 POINTS 278
DATA binary
<>3 文件头格式说明

在点云库(PCL)1.0版本发布之前,PCD文件格式有不同的修订号。这些修订号用PCD_Vx来编号(例如,PCD_V5、PCD_V6、PCD_V7等等),代表PCD文件的0.x版本号。然而PCL中PCD文件格式的正式发布是0.7版本(PCD_V7)。

每一个PCD文件包含一个文件头,它确定和声明文件中存储的点云数据的某种特性。PCD文件头必须用ASCII码来编码。PCD文件中指定的每一个文件头字段以及ascii点数据都用一个新行(\n)分开了,从0.7版本开始,PCD文件头包含下面的字段:

* VERSION ------ 指定PCD文件版本
* FIELDS ------ 指定一个点可以有的每一个维度和字段的名字,例如: FIELDS x y z // XYZ data FIELDS x y
z rgb// XYZ + colors FIELDS x y z normal_xnormal_y normal_z // XYZ + surface
normals FIELDS j1 j2 j3 // moment invariants
* SIZE ------ 用字节数指定每一个维度的大小,例如:
unsigned char/char // 1 byte
unsigned short/short // 2 bytes
unsigned int/int/float // 4 bytes
double // 8 bytes

* TYPE ------ 用一个字符指定每一个维度的类型,现在被接受的类型有:
I – 表示有符号类型 int8(char)、int16(short)和int32(int);

U – 表示无符号类型 uint8(unsigned char)、uint16(unsigned short)和uint32(unsigned int);

F – 表示浮点类型。

* COUNT ------ 指定每一个维度包含的元素数目。

例如,x这个数据通常有一个元素,但是像VFH这样的特征描述子就有308个。实际上这是在给每一点引入n维直方图描述符的方法,把它们当做单个的连续存储块。默认情况下,如果没有COUNT,所有维度的数目被设置成1。

* WIDTH ------ 用点的数量表示点云数据集的宽度。
根据是有序点云还是无序点云,WIDTH有两层解释:

1)它能确定无序数据集的点云中点的个数(和下面的POINTS一样);

2)它能确定有序点云数据集的宽度(一行中点的数目)。

注意:有序点云数据集,意味着点云是类似于图像(或者矩阵)的结构,数据分为行和列。这种点云的实例包括立体摄像机和时间飞行摄像机生成的数据。有序数据集的优势在于,预先了解相邻点(和像素点类似)的关系,邻域操作更加高效,这样就加速了计算并降低了PCL中某些算法的成本。

例如:

WIDTH 640 # 每行有640个点

* HEIGHT ------ 用点的数目表示点云数据集的高度。
类似于WIDTH ,HEIGHT也有两层解释:

1)它表示有序点云数据集的高度(行的总数);

2)对于无序数据集它被设置成1(被用来检查一个数据集是有序还是无序)。

有序点云例子:

WIDTH 640 # 像图像一样的有序结构,有640行和480列,

HEIGHT 480 # 这样该数据集中共有640*480=307200个点

无序点云例子:

WIDTH 307200

HEIGHT 1 # 有307200个点的无序点云数据集

* VIEWPOINT ------ 指定数据集中点云的获取视点。
VIEWPOINT有可能在不同坐标系之间转换的时候应用,在辅助获取其他特征时也比较有用,例如曲面法线,在判断方向一致性时,需要知道视点的方位,

视点信息被指定为平移(tx, ty, tz)+ 四元数(qw, qx, qy, qz)。默认值是:

VIEWPOINT 0 0 0 1 0 0 0

* POINTS ------ 指定点云中点的总数。
从0.7版本开始,该字段就有点多余了,因此有可能在将来的版本中将它移除。

例子:

POINTS 307200 #点云中点的总数为307200

* DATA ------ 指定存储点云数据的数据类型。
从0.7版本开始,支持两种数据类型::ASCII形式和binary形式

注意: 文件头最后一行(DATA)的下一个字节就被看成是点云的数据部分了,它会被解释为点云数据。

警告:PCD文件的文件头部分必须以上面的顺序精确指定,也就是如下顺序:

VERSION、FIELDS、SIZE、TYPE、COUNT、WIDTH、HEIGHT、VIEWPOINT、POINTS、DATA ,之间用换行隔开。

数据存储类型

在0.7版本中,.PCD文件格式用两种模式存储数据

* ASCII形式,每一点占据一个新行: # .PCD v0.7 - Point Cloud Data file format VERSION 0.7
FIELDS x y z SIZE4 4 4 TYPE F F F COUNT 1 1 1 WIDTH 89 HEIGHT 1 VIEWPOINT 0 0 0
1 0 0 0 POINTS 89 DATA ascii -21.368 -137.98199 -23 -21.301001 -137.745 -23 -
21.257 -137.52699 -23 -21.219999 -137.34801 -23 -21.153 -137.12399 -23 -
21.117001 -136.967 -23 -21.066999 -136.71001 -23 -20.999001 -136.47301 -23 -
20.954 -136.23599 -23 -20.882 -135.97501 -23 ...
* 二进制(binary)形式
这里数据是数组(向量)pcl::PointCloud.points的一份完整拷贝,比ASCII码形式快速,但txt文本打开,点数据为乱码。

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