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      ros实现地面过滤+欧式聚类(boundingbox)

      首页 知识中心 其他 文章详情页

      ros实现地面过滤+欧式聚类(boundingbox)

      2024-06-18 07:20:39 阅读次数:43

      c++,聚类

      代码解析

      注:完整代码请点击这篇博客

      地面分割

      根据论文和开源代码进行了修改,主要实现过程是这样的

      ros实现地面过滤+欧式聚类(boundingbox)

      1. 首先是对点云根据z值进行排序
      // 1. 复制一份点云
          pcl::PointCloud<VPoint> cloud_org(cloud_in);  // 复制一份点云
          // cout << "点云复制完成" << endl;
      
          // 2.Sort on Z-axis value
          sort(cloud_in.points.begin(), cloud_in.end(), point_cmp);  // 排序
      // 用户排序的参数
      bool point_cmp(VPoint a, VPoint b){
          return a.z<b.z;
      }
      1. 对特别低的点进行滤除
      pcl::PointCloud<VPoint>::iterator it = cloud_in.points.begin();
          for (size_t i = 0; i < cloud_in.points.size(); i++) {    // 统计小于-1.5*sensor_height_的点数目
              if (cloud_in.points[i].z < -1.5 * sensor_height_) {
                  it++;
              } else {
                  break;
              }
          }
          cloud_in.points.erase(cloud_in.points.begin(), it);  // 清除 在地面下的点 ,因为之前是根据z排序了 所以很方便
          // std::cout<<"清除地面下的点后的点数: " <<cloud_in.points.size()<<std::endl;
      1. 提取大致的地面点
      // 4. Extract init ground seeds.
          extract_initial_seeds_(cloud_in);  // 获得待拟合的地面点
          g_ground_pc = g_seeds_pc;   // 待拟合的地面点
      // 获得待拟合的地面点
      void
      GroundFit::extract_initial_seeds_(const pcl::PointCloud<VPoint>& p_sorted)
      {
          // LPR is the mean of low point representative
          double sum = 0;
          int cnt = 0;
          // Calculate the mean height value.
          for(size_t i=0;i<p_sorted.points.size() && cnt<num_lpr_;i++){  // 提取20个最低的点作为种子点
              sum += p_sorted.points[i].z;
              cnt++;
          }
          double lpr_height = cnt!=0?sum/cnt:0;// in case divide by 0   // 最低的20个种子点的平均值
          g_seeds_pc->clear();
          // iterate pointcloud, filter those height is less than lpr.height+th_seeds_   // 小于lpr_height + th_seeds_ 的点作为待拟合的地面点
          for(size_t i=0;i<p_sorted.points.size();i++){
              if(p_sorted.points[i].z < lpr_height + th_seeds_){
                  g_seeds_pc->points.push_back(p_sorted.points[i]);
              } else {
                  break;  // 因为是按顺序遍历的 所以可以直接退出循环
              }
          }
          // return seeds points  g_seeds_pc
      }
      1. 循环拟合大致的地面点,
      // 5. Ground plane fitter mainloop
          for (int i = 0; i < num_iter_; i++) {    // 迭代3次
      
              // cout<<" -----------iter"<<"["<<i+1<<"]"<<"------------" <<endl;
              estimate_plane_();     // g_ground_pc 进行平面拟合 得到法向量normal_ 和 th_dist_d_
              g_ground_pc->clear();
              g_not_ground_pc->clear();
      
              //pointcloud to matrix
              MatrixXf points(cloud_org.points.size(), 3);
              int j = 0;
              for (auto p:cloud_org.points) {
                  points.row(j++) << p.x, p.y, p.z;
              }
      
              // 得到所有点到平面的距离相关的 result
              // ground plane model
              VectorXf result = points * normal_;  // result=Ax+By+Cz
              // threshold filter
              for (int r = 0; r < result.rows(); r++) {
                  if (result[r] < th_dist_d_) {      // 到拟合的平面的距离小于th_dist_的点 作为最后的地面点
                      g_ground_pc->points.push_back(cloud_org[r]);
                  } else {                          // 非地面点
                      g_not_ground_pc->points.push_back(cloud_org[r]);
                  }
              }
      
              // 每次迭代输出结果
              // cout<<"["<<i+1<<"]"<<" "<<"地面点: "<<g_ground_pc->points.size()<<", "<<"非地面点: "<<g_not_ground_pc->points.size()<<"\n\n\n"<<endl;
          }

      将确定的地面点放到g_ground_pc中,然后再使用GroundFit::estimate_plane_()再计算得到新的大致的地面点,不断拟合下去。

      // 更新拟合平面的A B C D
      void
      GroundFit::estimate_plane_()
      {
          // Create covarian matrix in single pass.
          // TODO: compare the efficiency.
          Eigen::Matrix3f cov;
          Eigen::Vector4f pc_mean;   // 归一化坐标值
          pcl::computeMeanAndCovarianceMatrix(*g_ground_pc, cov, pc_mean); // 对地面点(最小的n个点)进行计算协方差和平均值
          // Singular Value Decomposition: SVD
          JacobiSVD<MatrixXf> svd(cov,Eigen::DecompositionOptions::ComputeFullU);
          // use the least singular vector as normal
          normal_ = (svd.matrixU().col(2));   // 取最小的特征值对应的特征向量作为法向量
          // cout<<"normal_ \n"<<normal_<<endl;
          // mean ground seeds value
          Eigen::Vector3f seeds_mean = pc_mean.head<3>();   // seeds_mean 地面点的平均值
          // cout<<"seeds_mean \n"<<seeds_mean<<endl;
      
          // according to normal.T*[x,y,z] = -d
          d_ = -(normal_.transpose()*seeds_mean)(0,0);  // 计算d   D=d
      //    std::cout<<"d_: "<<d_<<std::endl;
          // set distance threhold to `th_dist - d`
          th_dist_d_ = th_dist_ - d_;   // ------------------------------? // 这里只考虑在拟合的平面上方的点 小于这个范围的点当做地面
      //    std::cout<<"th_dist_d_=th_dist_ - d_ : "<<th_dist_d_<<std::endl;
      
          // return the equation parameters
      
      }

      欧式聚类

      这一块比较简单,可以参考原博主,主要是为了解决激光点的稀疏性不同的问题,将原始点云划分为5个范围,分别根据不同的阈值进行欧式聚类

      结果可视化

      地面滤除

      • 论文:Fast Segmentation of 3D Point Clouds: A Paradigm on LiDAR Data for Autonomous Vehicle Applications
      • ros实现地面过滤+欧式聚类(boundingbox)

      欧式聚类

      ros实现地面过滤+欧式聚类(boundingbox)

       

      ros实现地面过滤+欧式聚类(boundingbox)

      遇到的问题

      调用PCL库时出现segmentation fault(core dumped)错误

      当我在欧式聚类中设置KdTree时,

      tree->setInputCloud(cloud_2d);

      这句话会导致segmentation fault(core dumped)这个错误.
      最终我把pcl使用的1.7的版本,就没报错了.

      参考:
      C+11编译调用PCL库时出现segmentation fault(core dumped)错误ROS初学笔记 - C++11与PCL库冲突问题
      用了pcl的地方, 程序直接崩溃 挂掉
      PCL:1.7.2使用时的一个问题(core dumped与-std=c++11)
      Segfault on app start using Trusty Beta with packaged PCL

      参考

      点云地面检测算法

      无人驾驶汽车系统入门(二十五)——基于欧几里德聚类的激光雷达点云分割及ROS实现

      版权声明:本文内容来自第三方投稿或授权转载,原文地址:https://blog.51cto.com/u_14355665/6173315,作者:Tech沉思录,版权归原作者所有。本网站转在其作品的目的在于传递更多信息,不拥有版权,亦不承担相应法律责任。如因作品内容、版权等问题需要同本网站联系,请发邮件至ctyunbbs@chinatelecom.cn沟通。

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