如何将3D点云转换为深度图像?

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我的工作需要将一个点云转换成灰度图像,意味着点云中每个XYZ点的z坐标代表一个灰度值。为了将Z坐标从[z_min,z_max]区间映射到[0..255]区间,我使用了Arduino的map函数:
float map(float x, float in_min, float in_max, float out_min, float out_max) { return (x - in_min) * (out_max - out_min) / (in_max - in_min) + out_min; }
完成这个步骤之后,我需要将结果写入一个图像中,但问题在于我有可能会有几百万个点云,因此无法按顺序逐个写入图像中。假设我有3000x1000个排序好的XY点,如果我想将它们写入一个700x300像素的图像中,我该怎么办呢?希望我的问题清晰明了,谢谢您提前回答。

也许只需缩放坐标并将灰度值相加,如果多个点位于一个像素上? - Karsten Koop
嗨,我也考虑过这个问题,但我们来思考一下。一个云行等于3600个点,一个图像行等于1680个像素。结果将是每个像素2.41个点。我是否只需选择每个像素2个点,并用0填充未被占用的像素? - vladek
不清楚您的点云是否密集。话虽如此,当多个点落在同一像素上时,我会取最近的那个点的z值,就像将它们光栅化一样。因此,如果您不想手动完成此任务,只需将您的点提交给OpenGL并让它为您光栅化,然后读取深度缓冲区即可。 - masterxilo
显然,当有更多的点落在同一像素上时,我只添加具有最大 Z 值(即最大灰度值)的一个。如果我能够完成它,今天我会处理它,并将方法发布为答案。 - vladek
1个回答

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我已经找到了解决问题的方法。虽然这是一个非常长的堆栈溢出算法,但还请耐心等待。思路是将XY灰度点的向量写成pgm文件。 步骤1: cloud_to_greyscale - 这个函数将XYZ点云转换为XY灰度点向量,并将cloud作为参数接收。
 for each point pt in cloud
     point_xy_greyscale.x <- pt.x
     point_xy_greyscale.y <- pt.y
     point_xy_greyscale.greyscale <- map(pt.z, z_min, z_max, 0, 255)
     greyscale_vector.add(point_xy_greyscale)
 loop

 return greyscale_vector

步骤2:greyscale_to_image - 将先前返回的向量作为greyscale_image写入的函数,这是一个具有widthheight_pixels成员的类,对应于一个通常为unsigned short的双维数组。该函数接收以下参数:greyscale_vector(要转换为图像)和x_epsilon,它将帮助我们确定点的x像素坐标的范围,知道x点坐标是浮点数(因此不适合作为数组索引)。

一些背景信息:我在开发名为widop云的东西,所以在我的3D空间中,xwidthydepthzheight。值得注意的是,y是一个整数,所以对于我的问题,图像的height很容易找到:它是y_max - y_min。要找到图像的width,请按照下面的算法操作,如果不清楚,我会回答任何问题,并且我愿意接受建议。

img_width <- 0;    // image width
img_height <- y_max - y_min + 1    // image height

// determining image width
for each point greyscale_xy_point in greyscale_vector
    point_x_cell <- (pt.x - x_min) * x_epsilon * 10

    if point_x_cell > img_width
        img_width <- point_x_cell + 1
loop

// defining and initializing image with the calculated height and width
greyscale_img(img_width, img_height)

// initializing greyscale image points
for y <- 0 to greyscale_img.height
    for x <- 0 to greyscale_img.width
        greyscale_img[y][x] = 0
    loop
loop

// filling image with vector data
for each point point_xy_greyscale in greyscale_vector
    image_x = (point_xy_greyscale.x - x_min) * x_epsilon * 10
    image_y = point_xy_greyscale.y - y_min

    greyscale_image[image_y][image_x] = point_xy_greyscale.greyscale
loop

return greyscale_image

唯一剩下的事情就是将图像写入文件,但这很容易做到,你可以在之前链接的与pgm格式相关的链接中找到格式规则。希望这能帮助到某些人。
编辑1:我添加了一张结果的图片。它应该是一条铁路,颜色比较暗是因为有一些高物体,所以地面物体比较暗。 铁路深度图像

你的答案中有什么样的map函数? - Ehsan
在您的3D空间中,x是宽度,y是深度,z是高度。因此,如何使图像的高度等于y_max - y_min?也许是我理解有误,但您能否请澄清一下?谢谢。 - Francisco Cunha

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