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第一章：PCL生成线段点云
第二章：PCL创建圆柱面点云

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前言
一、三角形面是什么？
二、三角形面点云创建步骤
- 1.引入库
- 2.创建三角形面点云
总结

前言

点云库 (PCL) 是一个独立的、大规模的、开放的 2D/3D 图像和点云处理项目。PCL功能强大，但是却并不包含创建点云功能，尤其是一些常见的点云，如：线段、球、立方体、圆柱面等，而是仅在可视化visualization类中包含一些常见的几何形状，如：线段、球、立方体等，无法作为点云数据传递，因此打算自己写一下，本文是关于三角形面点云的创建。
在这里插入图片描述

一、三角形面是什么？

这是俺自己随便取的名字，主要是为了和三角形点云区分开来，简单来说就是给定空间内随便三个不共线的三维点，在这三个点组成的三角形内随机生成若干个点，填充成一个点云。

二、三角形面点云创建步骤

1.引入库

PCL环境配置参见：Windows系统下5分钟配置好PCL（debug和release）

代码如下：

#include <iostream>
#include <pcl/io/pcd_io.h>
#include <pcl/point_types.h>
#include <pcl/visualization/pcl_visualizer.h>

2.创建三角形面点云

检查输入的三个点是否共线
生成三角形面点云
可视化验证

关键函数代码如下

//判断三个空间点是否共线
//param[in]  p1, p2, p3: 输入的三个空间点
//param[out] bool：是否共线
bool arePointsCollinear(const pcl::PointXYZ& p1, const pcl::PointXYZ& p2, const pcl::PointXYZ& p3) {
    // 计算两个向量
    pcl::PointXYZ v1(p2.x - p1.x, p2.y - p1.y, p2.z - p1.z);
    pcl::PointXYZ v2(p3.x - p1.x, p3.y - p1.y, p3.z - p1.z);

    // 计算两个向量的叉乘
    pcl::PointXYZ cross_product;
    cross_product.x = v1.y * v2.z - v1.z * v2.y;
    cross_product.y = v1.z * v2.x - v1.x * v2.z;
    cross_product.z = v1.x * v2.y - v1.y * v2.x;

    // 如果叉乘结果为零向量，则说明三个点共线
    return cross_product.x == 0 && cross_product.y == 0 && cross_product.z == 0;
}

//根据圆柱面参数创建空间任意圆柱面点云
//param[in]  p1, p2, p3: 输入的三个空间点
//param[in] num_points：随机点的数量
//param[out] cloud：PCD格式的点云文件

pcl::PointCloud<pcl::PointXYZ>::Ptr generateTrianglePointCloud(const pcl::PointXYZ& p1, const pcl::PointXYZ& p2, const pcl::PointXYZ& p3, int num_points)
{
    // 创建一个点云对象
    pcl::PointCloud<pcl::PointXYZ>::Ptr cloud(new pcl::PointCloud<pcl::PointXYZ>);

    // 填充三角形内的点
    for (int i = 0; i < num_points; i++)
    {
        float u = static_cast<float>(rand()) / RAND_MAX; // 在[0, 1]范围内生成随机数
        float v = static_cast<float>(rand()) / RAND_MAX; // 在[0, 1]范围内生成随机数

        if (u + v > 1.0)
        {
            u = 1.0 - u;
            v = 1.0 - v;
        }

        float w = 1.0 - u - v;

        pcl::PointXYZ point;
        point.x = u * p1.x + v * p2.x + w * p3.x;
        point.y = u * p1.y + v * p2.y + w * p3.y;
        point.z = u * p1.z + v * p2.z + w * p3.z;

        cloud->push_back(point);
    }

    return cloud;
}

主函数代码如下

int main()
{
    // 随机定义四个三维点
    pcl::PointXYZ p1(1,4,7);
    pcl::PointXYZ p2(3,3,3);
    pcl::PointXYZ p3(8,3.2,0);

    // 检查是否共线
    if (arePointsCollinear(p1, p2, p3)) {
        std::cout << "警告：三个点共线！" << std::endl;
        return 0;
    }

    // 生成三角形面点云
    pcl::PointCloud<pcl::PointXYZ>::Ptr triangle1_cloud = generateTrianglePointCloud(p1, p2, p3, 10000);

    // 创建可视化对象并添加点云
    pcl::visualization::PCLVisualizer viewer("Point Cloud Viewer");
    viewer.setBackgroundColor(0, 0, 0);
    viewer.addPointCloud<pcl::PointXYZ>(triangle1_cloud, "cloud");

    // 保存点云数据
    pcl::io::savePCDFileASCII("triangle1_cloud.pcd", *triangle1_cloud);

    // 设置点云颜色为红色
    viewer.setPointCloudRenderingProperties(pcl::visualization::PCL_VISUALIZER_COLOR, 1.0, 0.0, 0.0, "cloud");

    // 设置点云大小
    viewer.setPointCloudRenderingProperties(pcl::visualization::PCL_VISUALIZER_POINT_SIZE, 2, "cloud");

    // 等待可视化窗口关闭
    while (!viewer.wasStopped())
    {
        viewer.spinOnce();
    }

    return 0;
}