@目錄一、為什么用一種新的文件格式？二、文件格式2.1·VERSION2.2·FIELDS2.3·SIZE2.4·TYPE2.5·COUNT2.6·WIDTH2.7·HEIGHT2.8·VIEWPOINT2.9·POINTS2.10·DATA2.11 實例三、相對其他文件格式的優(yōu)勢打賞支付寶微信

一、為什么用一種新的文件格式？

PCD文件格式并非白費力氣地做重復(fù)工作，現(xiàn)有的文件結(jié)構(gòu)因本身組成的原因不支持由PCL庫引進n維點類型機制處理過程中的某些擴展，而PCD文件格式能夠很好地補足這一點。PCD不是第一個支持3D點云數(shù)據(jù)的文件類型，尤其是計算機圖形學(xué)和計算幾何學(xué)領(lǐng)域，已經(jīng)創(chuàng)建了很多格式來描述任意多邊形和激光掃描儀獲取的點云。包括下面幾種格式：

PLY	是一種多邊形文件格式，由Stanford大學(xué)的Turk等人設(shè)計開發(fā)；
STL	是3D Systems公司創(chuàng)建的模型文件格式，主要應(yīng)用于CAD、CAM領(lǐng)域；
OBJ	是從幾何學(xué)上定義的文件格式，首先由Wavefront Technologies開發(fā)；
X3D	是符合ISO標(biāo)準(zhǔn)的基于XML的文件格式，表示3D計算機圖形數(shù)據(jù)；
/	其他許多種格式。

以上所有的文件格式都有缺點。這是很自然的，因為它們是在不同時間為了不同的使用目的所創(chuàng)建的，那時今天的新的傳感器技術(shù)和算法都還沒有發(fā)明出來。

二、文件格式

每一個PCD文件包含一個文件頭，它確定和聲明文件中存儲的點云數(shù)據(jù)的某種特性。PCD文件頭必須用ASCII碼來編碼。PCD文件中指定的每一個文件頭字段以及ascii點數(shù)據(jù)都用一個新行（
）分開了，從0.7版本開始，PCD文件頭包含下面的字段：

2.1·VERSION

指定PCD文件版本

2.2·FIELDS

指定一個點可以有的每一個維度和字段的名字。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

2.3·SIZE

用字節(jié)數(shù)指定每一個維度的大小。例如：

unsigned char/char has 1 byte
unsigned short/short has 2 bytes
unsignedint/int/float has 4 bytes
double has 8 bytes

2.4·TYPE

用一個字符指定每一個維度的類型。現(xiàn)在被接受的類型有：

I –表示有符號類型int8（char）、int16（short）和int32（int）；
U – 表示無符號類型uint8（unsigned char）、uint16（unsigned short）和uint32（unsigned int）；
F –表示浮點類型。

2.5·COUNT

指定每一個維度包含的元素數(shù)目。例如：
x這個數(shù)據(jù)通常有一個元素，但是像VFH這樣的特征描述子就有308個。實際上這是在給每一點引入n維直方圖描述符的方法，把它們當(dāng)做單個的連續(xù)存儲塊。默認(rèn)情況下，如果沒有COUNT，所有維度的數(shù)目被設(shè)置成1。

2.6·WIDTH

用點的數(shù)量表示點云數(shù)據(jù)集的寬度。根據(jù)是有序點云還是無序點云，WIDTH有兩層解釋：

1)它能確定無序數(shù)據(jù)集的點云中點的個數(shù)（和下面的POINTS一樣）；
2)它能確定有序點云數(shù)據(jù)集的寬度（一行中點的數(shù)目）。
注意：有序點云數(shù)據(jù)集，意味著點云是類似于圖像（或者矩陣）的結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)分為行和列。這種點云的實例包括立體攝像機和時間飛行攝像機生成的數(shù)據(jù)。有序數(shù)據(jù)集的優(yōu)勢在于，預(yù)先了解相鄰點（和像素點類似）的關(guān)系，鄰域操作更加高效，這樣就加速了計算并降低了PCL中某些算法的成本。

例如：WIDTH 640       # 每行有640個點

2.7·HEIGHT

用點的數(shù)目表示點云數(shù)據(jù)集的高度。類似于WIDTH ，HEIGHT也有兩層解釋：

1)它表示有序點云數(shù)據(jù)集的高度（行的總數(shù)）；
2)對于無序數(shù)據(jù)集它被設(shè)置成1（被用來檢查一個數(shù)據(jù)集是有序還是無序）。

有序點云例子：
WIDTH 640       # 像圖像一樣的有序結(jié)構(gòu)，有640行和480列，
HEIGHT 480      # 這樣該數(shù)據(jù)集中共有640*480=307200個點

無序點云例子：
WIDTH 307200
HEIGHT 1        # 有307200個點的無序點云數(shù)據(jù)集

2.8·VIEWPOINT

指定數(shù)據(jù)集中點云的獲取視點(原點)。

VIEWPOINT有可能在不同坐標(biāo)系之間轉(zhuǎn)換的時候應(yīng)用，在輔助獲取其他特征時也比較有用，例如曲面法線，在判斷方向一致性時，需要知道視點的方位.
視點信息被指定為平移（txtytz）+四元數(shù)（qwqxqyqz）。默認(rèn)值是：VIEWPOINT 0 0 0 1 0 0 0

2.9·POINTS

指定點云中點的總數(shù)。從0.7版本開始，該字段就有點多余了，因此有可能在將來的版本中將它移除。

例子：
POINTS 307200   #點云中點的總數(shù)為307200

2.10·DATA

指定存儲點云數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)類型。從0.7版本開始，支持兩種數(shù)據(jù)類型：ascii和二進制。

注意：文件頭最后一行（DATA）的下一個字節(jié)就被看成是點云的數(shù)據(jù)部分了，它會被解釋為點云數(shù)據(jù)。

警告：PCD文件的文件頭部分必須以上面的順序精確指定，也就是如下順序：

VERSION、FIELDS、SIZE、TYPE、COUNT、WIDTH、HEIGHT、VIEWPOINT、POINTS、DATA

之間用換行隔開。
數(shù)據(jù)存儲類型

在0.7版本中，.PCD文件格式用兩種模式存儲數(shù)據(jù)：

如果以ASCII形式，每一點占據(jù)一個新行：

p_1

p_2

...

p_n

注意：從PCL 1.0.1版本開始，用字符串“nan”表示NaN，此字符表示該點的值不存在或非法等。

如果以二進制形式，這里數(shù)據(jù)是數(shù)組（向量）pcl::PointCloud.points的一份完整拷貝，在Linux系統(tǒng)上，我們用mmap/munmap操作來盡可能快的讀寫數(shù)據(jù)，存儲點云數(shù)據(jù)可以用簡單的ascii形式，每點占據(jù)一行，用空格鍵或Tab鍵分開，沒有其他任何字符。也可以用二進制存儲格式，它既簡單又快速，當(dāng)然這依賴于用戶應(yīng)用。ascii格式允許用戶打開點云文件，使用例如gunplot這樣的標(biāo)準(zhǔn)軟件工具更改點云文件數(shù)據(jù)，或者用sed、awk等工具來對它們進行操作。

2.11 實例

下面貼出了PCD文件的一個片段。看看它的組成！

# .PCD v.7 - Point Cloud Data file format

VERSION .7

FIELDS x y z rgb

SIZE 4 4 4 4

TYPE F FFF

COUNT 1 1 1 1

WIDTH 213

HEIGHT 1

VIEWPOINT 0 0 0 1 0 0 0

POINTS 213

DATA ascii

0.93773 0.33763 0 4.2108e+06

0.90805 0.35641 0 4.2108e+06

三、相對其他文件格式的優(yōu)勢

用PCD作為（另一種）文件格式可能被看成是沒有必要的一項工作。但實際中，情況不是這樣的，因為上面提到的文件格式無一能提高PCD文件的適用性和速度。PCD文件格式包括以下幾個明顯的優(yōu)勢：

1）存儲和處理有序點云數(shù)據(jù)集的能力——這一點對于實時應(yīng)用，例如增強現(xiàn)實、機器人學(xué)等領(lǐng)域十分重要；

2）二進制mmap/munmap數(shù)據(jù)類型是把數(shù)據(jù)下載和存儲到磁盤上最快的方法；

3）存儲不同的數(shù)據(jù)類型（支持所有的基本類型：char，short，int，float，double）——使得點云數(shù)據(jù)在存儲和處理過程中適應(yīng)性強并且高效，其中無效的點的通常存儲為NAN類型；

4）特征描述子的n維直方圖——對于3D識別和計算機視覺應(yīng)用十分重要。

5）另一個優(yōu)勢是通過控制文件格式，我們能夠使其最大程度上適應(yīng)PCL，這樣能獲得PCL應(yīng)用程序的最好性能，而不用把一種不同的文件格式改變成PCL的內(nèi)部格式，這樣的話通過轉(zhuǎn)換函數(shù)會引起額外的延時。

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總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的PCL——（3）PCD（点云数据）文件格式简介的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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