點雲庫PCL從入門到精通

《點雲庫PCL從入門到精通》是2019年機械工業出版社出版的圖書。

基本介紹

• 中文名：點雲庫PCL從入門到精通
• 作者：郭浩
• 出版時間：2019年
• 出版社：機械工業出版社
• ISBN：9787111615521

內容簡介

點雲庫(Point Cloud Library, PCL)是在吸收了點雲相關研究基礎上建立起來的跨平台開源庫，可在Windows、 Linux、 Android、 Mac OS X，以及大部分嵌入式實時系統上運行，目前已經得到了廣泛套用。本書為套用點雲庫技術的指導圖書，旨在幫助讀者對其以快速、有效的方式上手操作並實際套用，*大限度地節省讀者的入門與技術提升時間。書中首先介紹了三維點雲處理的相關理論知識，之後則重點從實際的點雲處理功能模組出發，通過大量具體的實踐案例介紹如何使用該項技術解決實際問題。

本書可作為計算機圖形學、機器人、遙感測量、虛擬現實、人機互動、CAD／CAM逆向工程等領域的科研人員進行產品開發、科研項目、課題項目時的參考指南，也可作為大中專院校及培訓班相關專業師生的學習手冊。

圖書目錄

第1章概述

1.1PCL是什麼

1.2點雲處理技術與PCL的前世今生

1.3點雲處理技術能給工程師們帶來什麼

1.3.1測繪領域

1.3.2無人駕駛領域

1.3.3機器人領域

1.3.4人機互動領域

1.3.5逆向工程與其他工業自動化領域

1.3.6BIM領域

1.4PCL的結構與核心內容

第2章PCL入門

2.1快速安裝與源碼編譯安裝

2.1.1Windows下配置安裝PCL開發環境

2.1.2ROS下配置搭建PCL開發環境

2.1.3用第三方預編譯包從源碼搭建開發環境

2.1.4從源碼搭建開發環境

2.2開發工程的建立與項目管理

2.2.1Windows下建立編譯連結PCL工程

2.2.2ROS下建立編譯連結PCL工程

2.3PCL編碼風格簡介

2.3.1PCL編程規範

2.3.2如何編寫新的PCL類

2.3.3PCL的點類型以及如何增加

自定義的點類型

2.3.4PCL中的異常處理機制

第3章輸入輸出（IO）

3.1IO涉及的設備及相關概念

3.1.1OpenNI及類Kinect設備

3.1.2以Project Tango為代表的攜帶型

消費級點雲獲取設備

3.1.3PCL目前支持的點雲獲取設備

3.1.4PCL中IO模組及類

3.2IO入門級實例解析

3.2.1PCD檔案格式

3.2.2PCD檔案IO操作

3.2.3兩個點雲中的欄位或數據連線

3.2.4基於OpenNI接口的點雲數據獲取

3.2.5PLY、LAS等常見數據格式與PCD的轉換

3.2.6利用Kinect2獲取點雲數據

3.3IO精通級實例解析

3.3.1ROS下進行點雲數據實時獲取與可視化

3.3.2自選設備scanCONTROL與PCL

實時獲取與可視化點雲數據

3.3.3利用Tango進行點雲數據獲取

3.3.4基於Structure from Motion 的點雲數據獲取

第4章kd tree與八叉樹

4.1kd tree和八叉樹的概念及相關算法

4.1.1kd tree概念及相關算法

4.1.2PCL中kd tree模組及類

4.1.3八叉樹概念及相關算法

4.1.4PCL中八叉樹模組及類

4.2k.d tree與八叉樹入門級實例解析

4.2.1在PCL中如何實現快速鄰域搜尋

4.2.2在PCL中如何實現點雲壓縮

4.2.3基於八叉樹的空間劃分及搜尋操作

4.2.4無序點雲數據集的空間變化檢測

第5章可視化

5.1PCL中visualization模組及類

5.2可視化入門級實例解析

5.2.1簡單點雲可視化

5.2.2可視化深度圖像

5.2.3PCLVisualizer可視化類

5.2.4PCLPlotter可視化特徵直方圖

5.3可視化精通級實例解析

5.3.1PCL結合Qt使用框架

5.3.2PCL結合MFC使用框架

5.3.3客戶端瀏覽器上對點雲進行可視化

第6章點雲濾波

6.1PCL中實現的濾波算法及相關概念

6.1.1PCL中的點雲濾波方案

6.1.2雙邊濾波算法

6.1.3PCL中filters模組及類

6.2點雲濾波入門級實例解析

6.2.1使用直通濾波器對點雲進行濾波處理

6.2.2使用VoxelGrid濾波器對點雲進行下採樣

6.2.3使用StatisticalOutlierRemoval濾波器移除離群點

6.2.4使用參數化模型投影點雲

6.2.5從一個點雲中提取一個子集

6.2.6使用ConditionalRemoval或RadiusOutlierRemoval移除離群點

6.2.7CropHull任意多邊形內部點雲提取

6.3點雲濾波精通級實例解析：IPhone X手機外殼全尺寸檢測

6.3.1項目需求概述

6.3.2利用濾波可以實現的功能

第7章深度圖像

7.1RangeImage概念及相關算法

7.1.1深度圖像簡介

7.1.2PCL中RangeImage的相關類

7.2深度圖像入門級實例解析

7.2.1如何從一個點雲創建一個深度圖像

7.2.2如何從深度圖像中提取邊界

7.3深度圖像精通級實例解析點雲到深度圖的變換與曲面重建

第8章關鍵點

8.1關鍵點概念及相關算法

8.2關鍵點入門級實例解析

8.2.1如何從距離圖像中提取NARF關鍵點

8.2.2SIFT關鍵點提取

8.2.3Harris關鍵點提取

8.3關鍵點精通級實例解析：基於對應點分類的對象識別

第9章採樣一致性

9.1隨機採樣一致性相關概念及算法

9.2採樣一致性入門級實例解析

9.3採樣一致性精通級實例解析：兩兩點雲獲取設備自動標定

9.3.1項目需求概述

9.3.2具體實現

第10章3D點雲特徵描述與提取

10.1特徵描述與提取的概念及相關算法

10.1.13D形狀內容描述子

10.1.2旋轉圖像

10.1.3PCL中特徵描述與提取模組及類

10.2點雲特徵描述與提取入門級實例解析

10.2.1PCL中描述三維特徵相關基礎

10.2.2估計一個點雲的表面法線

10.2.3使用積分圖進行法線估計

10.2.4點特徵直方圖描述子

10.2.5快速點特徵直方圖描述子

10.2.6估計一點雲的VFH特徵

10.2.7如何從一個深度圖像中提取NARF特徵

10.2.8特徵描述運算元算法基準化分析

10.2.9RoPs特徵

10.2.10基於慣性矩與偏心率的描述子

10.2.11BoundaryEstimation進行邊界提取

10.3點雲特徵描述與提取精通級實例解析

10.3.13D對象識別的假設驗證

10.3.2隱式形狀模型方法

10.3.3點雲數據視頻流的剛性物體位姿估計與跟蹤定位軟體

第11章點雲配準

11.1PCL中實現的配準算法及相關

概念

11.1.1一對點雲配準

11.1.2對應估計

11.1.3對應關係去除

11.1.4變換矩陣估算

11.1.5疊代最近點算法

11.1.6採樣一致性初始對齊算法

11.1.7PCL中Registration模組及類

11.2點雲配準入門級實例解析

11.2.1如何使用疊代最近點ICP算法

11.2.2如何逐步匹配多幅點雲

11.2.3如何使用常態分配變換進行配準

11.2.4互動式疊代最近點配準

11.2.5剛性物體的位姿估計

11.3點雲配準精通級實例解析

11.3.1如何將掃描數據與模板對象進行配準

11.3.2基於VFH描述子聚類識別與位姿估計

11.3.3動態庫封裝DIY接口與測試

11.3.4互動式多深度攝像頭標定軟體

第12章點雲分割

12.1點雲分割概念及相關算法

12.1.1聚類分割算法

12.1.2基於隨機採樣一致性的分割

12.1.3PCL中Segmentation模組及類

12.2點雲分割入門級實例解析

12.2.1在PCL中如何實現平面模型分割

12.2.2在PCL中如何實現圓柱體模型分割

12.2.3在PCL中如何實現歐式聚類提取

12.2.4基於區域生長的分割

12.2.5基於顏色的區域生長分割

12.2.6最小圖割的分割

12.2.7基於法線微分的分割

12.2.8基於超體素的點雲分割

12.2.9漸進式形態學濾波地面分割

12.2.10條件歐氏聚類點雲分割

12.3點雲分割精通級實例解析：運動對象分割與配準算法實現

12.3.1代碼

12.3.2各個關鍵功能步驟分析

12.3.3運動分割與配準結果

第13章點雲曲面重建

13.1surface模組中實現的算法及相關概念

13.1.1凸包算法

13.1.2Ear Clipping三角化算法

13.1.3貪婪投影三角化算法

13.1.4移動立方體算法

13.1.5泊松曲面重建算法

13.1.6PCL中 surface模組及類

13.2點雲曲面重建入門級實例解析

13.2.1基於多項式平滑點雲及法線估計的曲面重建

13.2.2在平面模型上構建凸（凹）多邊形

13.2.3無序點雲的快速三角化

13.2.4基於B樣條曲線的曲面重建

13.3點雲曲面重建精通級實例解析：平麵點雲的B樣條曲線擬合

13.3.1B樣條曲線和B樣條曲線擬合概述

13.3.2平麵點雲B樣條曲線擬合詳細步驟

第14章電力線巡檢

14.1電力線巡檢概述

14.1.1電力線巡檢介紹

14.1.2在電力線巡檢領域做的工作

14.2電力線巡檢套用實例解析

14.2.1電力線點雲獲取

14.2.2結果展示

14.2.3總結

第15章文物古蹟保護

15.1文物古蹟保護概述

15.1.1文物古蹟保護介紹

15.1.2在文物古蹟保護領域所做工作

15.2文物古蹟保護套用實例解析：博物館文物三維數位化

15.2.1套用概述

15.2.2具體實施步驟

15.2.3博物館文物三維數位化結果展示

15.2.4三維數位化總結

第16章地形測量

16.1地形測繪概述

16.1.1地形測量介紹

16.1.2在地形測量領域所做工作

16.2地形測量套用實例解析：機載雷射雷達在山區地質災害調查中的套用

16.2.1套用概述

16.2.2具體實施步驟

16.2.3雷射雷達獲取地形數據結果展示

16.2.4雷射雷達獲取地形數據總結

第17章無人駕駛

17.1無人駕駛概述

17.1.1無人駕駛介紹

17.1.2在無人駕駛領域做的工作

17.2基於點雲數據獲取與處理技術的無人駕駛公司列表

第18章逆向工程

18.1逆向工程概述

18.1.1逆向工程介紹

18.1.2在逆向工程領域所做工作

18.2逆向工程套用實例解析：汽車部件逆向工程

18.2.1汽車部件逆向工程概述

18.2.2汽車部件逆向工程解決方案

18.2.3汽車部件逆向工程結果展示

18.2.4汽車部件逆向工程總結

第19章植物表型測量

19.1植物表型測量概述

19.1.1植物表型測量介紹

19.1.2在植物表型測量領域所做工作

19.2植物表型測量套用實例解析

19.2.1玉米果穗點雲分割

19.2.2玉米葉片點雲與莖稈點雲分離

19.2.3雷射雷達林業資源調查

第20章家畜表型測量

20.1家畜表型測量概述

20.1.1家畜表型測量介紹

20.1.2在家畜表型測量領域所做工作

20.2基於點雲數據的家畜表型測量套用實例解析

20.2.1家畜多視角體表點雲獲取

20.2.2基於點雲數據的家畜自動化體尺測點提取及互動式體尺測量

附錄：國內外點雲數據處理商業軟體集合

參考文獻