Kinect与PCL的点云处理与三维显示改进

### 知识点详解 #### Kinect+PCL Demo程序 点云处理和显示 VS2013 **程序功能** 该Demo程序主要完成了以下功能： 1. **三维点云获取**：利用Kinect传感器捕获周围环境的深度信息，进而获取到三维点云数据。 2. **点云数据下采样**：通过下采样技术减少点云数据量，目的是为了加快后续处理的速度。 3. **平面检测和获取**：在点云数据中检测出平面，并能获取平面的相关参数。 4. **3D显示**：利用图形界面展示处理后的点云数据，使用户能够直观地观察到三维效果。 **程序改进** 该程序是在一个外国牛人的基础上进行改进的，主要改进点包括： 1. 原版程序只支持点云获取和显示，没有包含点云处理功能。改进后的程序增加了点云数据的下采样和平面检测。 2. 原版程序存在一个bug，导致大量CPU时间被用于显示无效的点云数据。这个问题在改进版中已经被修正，提高了程序运行效率。 **程序配置** 1. **宏开关CLOUD_DISPLAY**：该宏的定义与否决定了程序是否进行三维显示。定义宏时，程序会运行三维显示功能；不定义宏时，三维显示功能将关闭，以加速点云数据的处理。 2. **Kinect SDK**：Kinect传感器开发工具包，必须在电脑上安装，以确保程序能与Kinect硬件设备正常通信。Kinect SDK的官方下载地址可以在官网找到。 3. **PCL环境配置**：点云库（Point Cloud Library, PCL）是一个开源的大型点云处理库，包含了大量的点云处理算法。为了运行本程序，必须在电脑上配置好PCL环境。推荐参考博客“http://www.zhangzscn.com/2016/03/02/pcl1-8-0%EF%BC%8Cvs2013%E9%85%8D%E7%BD%AE%E6%95%99%E7%A8%8B%E3%80%82/”进行环境配置，其中详细描述了如何在Visual Studio 2013环境下配置PCL 1.8.0版本。 **相关技术知识点** 1. **Kinect传感器**：由微软开发的一种动作感应输入设备，它可以捕捉深度信息，并实现三维空间定位。 2. **点云数据**：三维扫描仪或其他深度感应设备捕获的三维空间中物体表面的点集，每一个点包含三个坐标值（X, Y, Z）。 3. **点云处理**：对点云数据进行分析、过滤、下采样、特征提取等操作的一系列算法和流程。 4. **点云库PCL**：一个开源的点云处理库，包括了诸多在机器人学、计算机视觉和计算机图形学中常见的点云处理功能，如滤波、特征提取、表面重建、点云配准、识别与分割等。 5. **下采样**：由于点云数据通常量很大，所以处理前往往需要减少点的数量，以便于算法的运算和提高处理速度，这一过程称为下采样。 6. **平面检测**：在点云中检测出近似平面的点集，并提取出平面的参数，如平面法线和截距等。 7. **三维显示技术**：将点云数据转化为人们可感知的三维图像，这通常需要图形库或专用软件的支持。 8. **VS2013**：Visual Studio 2013是微软公司推出的一款集成开发环境，支持多种编程语言，广泛用于开发Windows应用程序，包括Windows桌面应用、网站、web应用、web服务、移动应用等。 **实际应用** 此Demo程序可以应用于多种领域，如机器人导航、场景重建、三维打印、虚拟现实等。通过点云处理技术，可以实现物体的三维建模、空间定位、障碍物检测和避障等。在工业检测和质量控制中，点云处理也发挥着重要作用，例如利用点云进行零件尺寸和形状的精确测量。 此外，三维点云数据的可视化对于教育、医疗等领域的辅助研究和诊断工作也有着极大的帮助。用户可以直接观察三维模型，从中获取更多的细节信息，有助于提高决策的准确性和效率。 总之，Kinect+PCL Demo程序是一个功能丰富的点云处理和显示工具，能够辅助研究人员和技术人员完成各种与三维点云数据相关的任务。通过上述改进和配置，这款程序能够更加高效地利用计算资源，提供更为准确和实用的数据处理结果。