PCL可视化-点选、框选（封装为类）

Pcl开发的应用中，当需要用户对点云做一些操作的时候，需要从屏幕拾取点云中某点的三维坐标。关于如何运用PCL实现这部分功能，很多介绍都是基于控制台程序的，调用写在main函数里，但是大部分时候，我们需要把这些事情封装在类中，这时候有一些小小的差别。

这次学习主要是记录了对回调机制的理解，封装pcl的选点的回调函数为类的成员函数，完成拾取屏幕坐标点的功能，也记录下完整的类和调用部分的代码。   

 

一、关键函数（中间函数）

在理解代码之前，要先明确三个概念：中间函数、回调函数、起始函数。

回调函数最好理解，是作为参数被传入的、后又被调用的函数。中间函数，是需要回调函数作为参数的那个函数，在第三方库中应用回调，通常是库函数去担任中间函数的角色。在传入一个回调函数之前，中间函数是不完整的。换句话说，程序可以在运行时，通过登记不同的回调函数，来决定、改变中间函数的行为，因此程序变得灵活。最后是起始函数，起始函数和回调函数是属于同一层级的函数，是中间函数的调用者，虽然这个函数可能就一两行，但是理解起始函数的作用对理解回调机制也很重要。

这三个部分共同作用，实现回调，有了高层（起始函数）调用底层（中间函数），底层再回过头来调用高层（回调函数）的过程，应该就是"回调"的含义。

 

（一）点云的点选功能

A．中间函数：registerPointPickingCallback

 函数第二个参数涉及的类：pcl::visualization::PointPickingEvent，是我们写回调函数的时候第一个参数的类类型。

（二）点云的框选功能:

A．中间函数：registerAreaPickingCallback()

 函数第二个参数涉及的类：pcl::visualization::AreaPickingEvent:，是我们写回调函数的时候第一个参数的类类型。

B．bool pcl::visualization::AreaPickingEvent::getPointsIndices ( std::vector< int > & indices ) const

利用此函数可以获取视窗中选择的点云数据的索引，根据索引又可以获得确定的离散点数据。

二、封装在类中

差别主要是registerKeyboardCallback函数的调用。在大部分的例子中，都是在控制台程序的main函数中直接调用，只有两个参数，非类中调用的函数原型；

registerKeyboardCallback (
        void (*callback) (const pcl::visualization::KeyboardEvent&, void*),
         void* cookie = NULL)

其中，KeyboardEvent是我们自定义的函数，在这里它是一个回调函数。也就是是一个通过函数指针来调用的函数。需要把函数的指针（地址）作为参数传递给另一个函数，用这个指针被用来调用其所指向的函数时。KeyboardEvent在里面包含了我们在点击、框选等动作时的处理声明。

当keyboard_callback函数是类的一部分时，需要指定类的实例，以便编译器能够确定要使用keyboard_callback函数的实例。这里调用的函数的参数传递有了差别，多了第二个参数 T& instance：调用这个中间函数的类的实例，可以传this指针。

registerKeyboardCallback (
        void (T::*callback) (const pcl::visualization::KeyboardEvent&, void*), 
        T& instance, 
        void* cookie = NULL)

 

三、完整代码 

1、.h

#pragma once 
#include "stdafx.h" 
#include "utility.h" 
#include 
#include 
#include 
#include   
#include  
#include  
#include  
#include   
#include  
#include   

using namespace pcl;
typedef pcl::PointXYZ PointT;
typedef pcl::PointCloud PointCloudT;

class PtPicking
{
public:
	PtPicking(std::string filename); 
	void reset();
	~PtPicking();

	void keyboardEventOccurred(const visualization::KeyboardEvent &event, void* junk);
	void areaPicking(); //框选点云、
	void pointPicking(); //单点选取
	void ptActicPicking(); //屏幕选点
	pcl::PointXYZ randomPoint();
	void spin();
protected:
	boost::mutex cloud_mutex;
	int num = 0;
	boost::shared_ptr viewer;
	pcl::PointCloud::Ptr baseCloud;     //加载的原始点云
	pcl::PointCloud::Ptr clicked_points_3d;  //被选中的点云，可以用reset充值

	void areaPicking_callback(const pcl::visualization::AreaPickingEvent & event, void * args);
	void pointPicking_callback(const pcl::visualization::PointPickingEvent & event, void * args);
	void PtActivePick_callback(const pcl::visualization::PointPickingEvent & event, void * args);
};

2、.cpp

#pragma once
#include "stdafx.h"
#include "PtPicking.h" 
PtPicking::~PtPicking()
{
} 
PtPicking::PtPicking(std::string filename) {
	 
	clicked_points_3d.reset(new pcl::PointCloud);
	baseCloud.reset(new pcl::PointCloud());

	if (pcl::io::loadPCDFile(filename, *baseCloud))
	{
		std::cerr << "ERROR: Cannot open file " << filename << "! Aborting..." << std::endl;
		return;
	}
	reset(); 
};

void PtPicking:: reset()
{
    // Create cloud
	clicked_points_3d.reset(new pcl::PointCloud);
	// Create viewer 
	viewer.reset(new pcl::visualization::PCLVisualizer("viewer"));
	viewer->addCoordinateSystem(1);
	viewer->addPointCloud(baseCloud, "cloud");
	viewer->setPointCloudRenderingProperties(pcl::visualization::PCL_VISUALIZER_POINT_SIZE, 1, "cloud");
}

void PtPicking::keyboardEventOccurred(const visualization::KeyboardEvent &event, void* junk) {

	if (event.getKeySym() == "r" && event.keyDown()) {
		baseCloud->push_back(randomPoint());
		viewer->updatePointCloud(baseCloud, "cloud");
	}
};

//框选事件的调用
void PtPicking::areaPicking()
{ 
	// Register Keyboard Event 
	//viewer->registerKeyboardCallback(&dummyClass::keyboardEventOccurred, *this);
	viewer->registerAreaPickingCallback(&PtPicking::areaPicking_callback, *this);//由于点云数据写成了成员变量，所以这里第三个参数不用传
	std::cout << "press X to strat or ending picking, then press 'Q'..." << std::endl;
}

//点选的调用
void PtPicking::pointPicking()
{  
	cloud_mutex.lock();    // for not overwriting the point cloud 
	viewer->registerPointPickingCallback(&PtPicking::pointPicking_callback, *this);
	std::cout << "Shift+click on three floor points, then press 'Q'..." << std::endl; 
	cloud_mutex.unlock(); 

}

//点选的调用（这个比较灵活，可选屏幕任意位置）
void PtPicking::ptActicPicking()
{
	cloud_mutex.lock();    // for not overwriting the point cloud 
	viewer->registerPointPickingCallback(&PtPicking::PtActivePick_callback, *this);
	std::cout << "Shift+click on three floor points, then press 'Q'..." << std::endl;
	cloud_mutex.unlock();

}

 
//框选事件的回调函数，
//款选屏幕上的一部分点云
//选择方式：输入一个x表示开始或者结束。两次x输入期间用鼠标左键框选点云，可以多次框选。输入q则腿粗选择
void PtPicking::areaPicking_callback(const pcl::visualization::AreaPickingEvent& event, void *args)
{
	struct callback_args * data = (struct callback_args *)args;//点云数据 & 可视化窗口
	std::vector indices;
	if (event.getPointsIndices(indices) == false)
		return;
	for (size_t i = 0; i < indices.size(); i++)
	{
		clicked_points_3d->points.push_back(baseCloud->points.at(indices[i]));
	}
	pcl::visualization::PointCloudColorHandlerCustom red(clicked_points_3d, 255, 0, 0); 
	viewer->removePointCloud("clicked_points");
	viewer->addPointCloud(clicked_points_3d, red, "clicked_points");
	viewer->setPointCloudRenderingProperties(pcl::visualization::PCL_VISUALIZER_POINT_SIZE, 10, "clicked_points");
	for (int i = 0; i < clicked_points_3d->points.size(); i++)
		std::cout << clicked_points_3d->points[i].x << std::endl;
	std::cout << "clicked_points_3d->points.size()" << clicked_points_3d->points.size() << std::endl;

}

//点选事件的回调函数
//点选屏幕上的点云
//选择方式：按住shift，鼠标左键点选
void PtPicking::pointPicking_callback(const pcl::visualization::PointPickingEvent& event, void *args)
{
	struct callback_args * data = (struct callback_args *)args;//点云数据 & 可视化窗口
	if (event.getPointIndex() == -1)
		return;
	PointT  current_point;
	event.getPoint(current_point.x, current_point.y, current_point.z);
	clicked_points_3d->points.push_back(current_point);
	//Draw clicked points in red:
	pcl::visualization::PointCloudColorHandlerCustom red(clicked_points_3d, 255, 0, 0);
	viewer->removePointCloud("clicked_points"); 
	viewer->addPointCloud(clicked_points_3d, red, "clicked_points");
	viewer->setPointCloudRenderingProperties(pcl::visualization::PCL_VISUALIZER_POINT_SIZE, 10, "clicked_points"); 
	std::cout << current_point.x << " " << current_point.y << " " << current_point.z << std::endl;

}

//点选事件的回调函数
//点选事件——点击屏幕上的任一点（pointPicking_callback()是一定要点击点云数据上的点）
//选择方式：按住shift，鼠标左键选择。键盘输入 Q 则退出选择
void PtPicking::PtActivePick_callback(const pcl::visualization::PointPickingEvent& event, void *args)
{ 
	std::cout << "Picking event active" << std::endl;
	PointT current_point;
	if (event.getPointIndex() != -1)
	{
		float x, y, z;
		event.getPoint(current_point.x, current_point.y, current_point.z);
		//std::cout << x << ";" << y << ";" << z << std::endl;
		clicked_points_3d->points.push_back(current_point);

	}
	// Draw clicked points in red:  
	pcl::visualization::PointCloudColorHandlerCustom red(clicked_points_3d, 255, 0, 0);
	viewer->removePointCloud("clicked_points");
	viewer->addPointCloud(clicked_points_3d, red, "clicked_points");
	viewer->setPointCloudRenderingProperties(pcl::visualization::PCL_VISUALIZER_POINT_SIZE, 10, "clicked_points");
	std::cout << current_point.x << " " << current_point.y << " " << current_point.z << std::endl;

}

pcl::PointXYZ PtPicking::randomPoint() {
	pcl::PointXYZ pt;
	pt.x = (double)rand() / RAND_MAX * 10 - 5;
	pt.y = (double)rand() / RAND_MAX * 10 - 5;
	pt.z = (double)rand() / RAND_MAX * 10 - 5;
	return pt;
};

void PtPicking::spin() {
	viewer->spin(); 
};

3、调用的方法

调用时需要输入pcd文件路径

	char filePCD[32];
	printf("请输入pcd文件路径");
	scanf("%s", filePCD);/*输入文件名*/ 
	PtPicking dc(filePCD);
	//dc.pointPicking(); 
	//dc.ptActicPicking();
	dc.areaPicking();
	dc.spin();  

参考链接

基于PCL的屏幕选点、框选点云、单点选取等c++实现 

封装在类中的例子 

回调机制的理解