MATLAB点云处理：点云下采样（random | gridAverage | nonuniformGridSample）

Posted 2021-08-27 没事就要敲代码

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了MATLAB点云处理：点云下采样（random | gridAverage | nonuniformGridSample）相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

文章目录

1 下采样函数 pcdownsample

点云下采样，也称点云降采样，目的是为了减少数据量，提高点云处理效率。

MATLAB 提供了点云下采样函数 pcdownsample，有三种重载方式

ptCloudOut = pcdownsample(ptCloudIn,'random',percentage)

随机下采样，且不替换原始点。百分比为下采样的比例，取值范围 [ 0，1 ]

ptCloudOut = pcdownsample(ptCloudIn,'gridAverage',gridStep)

体素栅格下采样，将体素中心代替体素内的所有点。gridStep 为体素栅格的步长大小

ptCloudOut = pcdownsample(ptCloudIn,'nonuniformGridSample',maxNumPoints)

使用非均匀长方体栅格过滤器下采样点云。必须将体素内最大点数maxNumPoints 不能低于 6

下面将依次进行说明。

2 代码实现

2.1 随机下采样（random）

随机下采样方法，指定为random。random方法比gridAverage下采样方法更有效，尤其是在点云配准之前应用时。

代码：

clc;
clear;

% 加载点云
ptCloud_in = pcread('bunny.pcd');

% 下采样
percentage = 0.2;
ptCloud_random= pcdownsample(ptCloud_in,'random',percentage);

% 可视化
figure;
pcshow(ptCloud_in);
title('原始点云');
xlabel('X(m)');
ylabel('Y(m)');
zlabel('Z(m)');
hold on;

figure;
pcshow(ptCloud_random);
title('下采样点云');
xlabel('X(m)');
ylabel('Y(m)');
zlabel('Z(m)');
hold on;

% 保存下采样点云
pcwrite(ptCloud_random,'ptCloud_random.pcd','Encoding','binary');			%保存为binary形式的PCD点云

结果展示：

2.2 均匀体素下采样（gridAverage）

G均匀体素下采样，指定为gridAverage。将体素重心代替体素内的点。它们的颜色和法向量性质是相应的平均值。这种方法比random下采样方法更好地保留了点云的形状。

代码：

clc;
clear;

% 加载点云
ptCloud_in = pcread('bunny.pcd');

% 下采样
gridStep = 0.003;
ptCloud_grid = pcdownsample(ptCloud_in,'gridAverage',gridStep);

% 可视化
figure;
pcshow(ptCloud_in);
title('原始点云');
xlabel('X(m)');
ylabel('Y(m)');
zlabel('Z(m)');
hold on;

figure;
pcshow(ptCloud_grid);
title('下采样点云');
xlabel('X(m)');
ylabel('Y(m)');
zlabel('Z(m)');
hold on;

% 保存下采样点云
pcwrite(ptCloud_grid,'ptCloud_grid.pcd','Encoding','binary');			%保存为binary形式的PCD点云

结果展示：

2.3 非均匀体素下采样（nonuniformGridSample）

非均匀体素下采样，指定为nonuniformGridSample，随机保留体素内的一点，而不是用体素重心代替。 且法线将在降采样之前在原始数据上计算，能够保留更精确的法线。

使用“pointToPlane”度量时，此方法的最佳用途是将其作为预处理步骤应用于点云注册的pcregistericp函数。

代码：

clc;
clear;

% 加载点云
ptCloud_in = pcread('bunny.pcd');

% 下采样
maxNumPoints = 8;
ptCloud_nonuniformgrid = pcdownsample(ptCloud_in,'nonuniformGridSample',maxNumPoints);

% 可视化
figure;
pcshow(ptCloud_in);
title('原始点云');
xlabel('X(m)');
ylabel('Y(m)');
zlabel('Z(m)');
hold on;

figure;
pcshow(ptCloud_nonuniformgrid);
title('下采样点云');
xlabel('X(m)');
ylabel('Y(m)');
zlabel('Z(m)');
hold on;

% 保存下采样点云
pcwrite(ptCloud_nonuniformgrid,'bunny_nonuniformgrid.pcd','Encoding','binary');			%保存为binary形式的PCD点云