PCL八叉树学习总结+可视化程序
pcl八叉树总共有以下几个部分：节点，迭代器，八叉树点云，容器，键值。
八叉树点云包含节点，容器；迭代器是用来检索的；键值时管理数据的。
节点：主要分为叶子节点和分支节点
迭代器：分为深度优先，广度（宽度）优先。
注：1.12.0版本有新的迭代器，固定深度迭代器，并且叶子节点迭代器是深度和广度迭代器的子类。
八叉树点云：包含许多不同类型的八叉树点云，主要是存储的数据不同，和下面的容器有很大的关系。
容器：容器就是八叉树叶子节点存储的数据，可以是空的、一个点索引、全部点索引，密度信息，体素中心，近邻关系。
键值：就是整型坐标系，用于表示八叉树的空间相对位置
针对不同的需求使用不同的八叉树点云进行处理。
八叉树点云生成的一些细节：
1.当定义包围盒时，使用的是点云的getMinMax3D函数求包围盒，以包围盒的中心作为八叉树的中心，还会根据体素大小和深度来调整（扩大）包围盒，一般只是微调，但必不可少。
2.当未定义包围盒时，以点云数据中第一个点云数据作为包围盒的中心，以体素大小的边长的两倍简历包围盒，此时为第一层，八个立方体，之后根据每个点进行调整包围盒。当出现点在包围盒外面的话（紧挨着），就会拓展包围盒，直接把包围盒变成原来的二倍边长。
3.容器可以在定义八叉树点云的时候指定，默认分支节点为空容器，叶子节点为所有索引容器。
4.遍历八叉树时，是从第一层遍历到指定深度的层，通过获取当前迭代器的深度可以获取相应深度的信息。（不知道最新版的固定深度迭代器是什么效果）。
5.八叉树生成的时候是按照索引，一个一个将点加入到八叉树中，会根据加入的点更新树的深度和节点信息；如果未定义包围盒，直接比较加入的点是否在现存包围盒内，在的话不更新深度，只更新节点信息；如果定义了包围盒，则根据key计算相应的深度和节点信息，通过递归生成叶子节点和分支节点。
6.八叉树的键值是将体素内的点向下取整得到的（左后角），键值和节点的ID是一一对应的关系：如（0，0，0）对应0，（0，0，1）对应1，（1，1，1）对应7，当自己设定八叉树深度时，上述的关系就不成立了。
7.生成八叉树时，先确定八叉树的包围盒，然后递归将每个点通过根节点（本身就是一个分支节点）、深度信息（depth_mask信息？）加入到树中，得到叶子节点和叶子节点的父节点。
8.如果设置书的深度的话，并不影响树的生成，树还是那么大，只不过只能访问到设置的深度而已。会影响id的生成，最好不要设置这个选项。
9.单个点索引的容器存储的是该体素中最后一个出现的索引点。
暂时只想到这么多，有机会再补充，欢迎讨论。
附上可视化八叉树的程序：
#include GetCuboid(double minX, double maxX, double minY, double maxY, double minZ, double maxZ)
//{
// vtkSmartPointer cube = vtkSmartPointer::New();
// cube->SetBounds(minX, maxX, minY, maxY, minZ, maxZ);
// return cube->GetOutput();
//}
/* \brief display octree cubes via vtk-functions
*
*/
void showCubes(double voxelSideLen)
{
//get the renderer of the visualizer object
//vtkRenderer *renderer = viz.getRenderWindow()->GetRenderers()->GetFirstRenderer();
//
//vtkSmartPointer treeWireframe = vtkSmartPointer::New();
size_t i;
double s = voxelSideLen / 2.0;
for (i = 0; i < displayCloud->points.size(); i++)
{
double x = displayCloud->points[i].x;
double y = displayCloud->points[i].y;
double z = displayCloud->points[i].z;
viz.addCube(x - s, x + s, y - s, y + s, z - s, z + s,0.5,0.5,0.5,"cube"+std::to_string(i));
//#if VTK_MAJOR_VERSION < 6
// treeWireframe->AddInput(GetCuboid(x - s, x + s, y - s, y + s, z - s, z + s));
//#else
// treeWireframe->AddInputData(GetCuboid(x - s, x + s, y - s, y + s, z - s, z + s));
//#endif
}
//
// vtkSmartPointer treeActor = vtkSmartPointer::New();
//
// vtkSmartPointer mapper = vtkSmartPointer::New();
//#if VTK_MAJOR_VERSION < 6
// mapper->SetInput(treeWireframe->GetOutput());
//#else
// mapper->SetInputData(treeWireframe->GetOutput());
//#endif
// treeActor->SetMapper(mapper);
//
// treeActor->GetProperty()->SetColor(1.0, 1.0, 1.0);
// treeActor->GetProperty()->SetLineWidth(2);
if (wireframe)
{
viz.setRepresentationToWireframeForAllActors();
//treeActor->GetProperty()->SetRepresentationToWireframe();
//treeActor->GetProperty()->SetOpacity(0.35);
}
else
viz.setRepresentationToSurfaceForAllActors();
//treeActor->GetProperty()->SetRepresentationToSurface();
//
// renderer->AddActor(treeActor);
}
/* \brief Extracts all the points of depth = level from the octree
*
*/
void extractPointsAtLevel(int depth)
{
displayCloud->points.clear();
pcl::octree::OctreePointCloudVoxelCentroid<pcl::PointXYZ>::Iterator tree_it;
pcl::octree::OctreePointCloudVoxelCentroid<pcl::PointXYZ>::Iterator tree_it_end = octree.end();
//pcl::octree::OctreePointCloudVoxelCentroid::DepthFirstIterator tree_it;
pcl::PointXYZ pt;
std::cout << "===== Extracting data at depth " << depth << "... " << std::flush;
double start = pcl::getTime();
for (tree_it = octree.begin(depth); tree_it != tree_it_end; ++tree_it)
{
//if (tree_it.isBranchNode())
//{
// pcl::octree::OctreeBranchNode* branch=tree_it.getCurrentOctreeNode();
//}
if (tree_it.getCurrentOctreeDepth()!=depth)
{
continue;
}
Eigen::Vector3f voxel_min, voxel_max;
octree.getVoxelBounds(tree_it, voxel_min, voxel_max);
pt.x = (voxel_min.x() + voxel_max.x()) / 2.0f;
pt.y = (voxel_min.y() + voxel_max.y()) / 2.0f;
pt.z = (voxel_min.z() + voxel_max.z()) / 2.0f;
displayCloud->points.push_back(pt);
}
double end = pcl::getTime();
printf("%lu pts, %.4gs. %.4gs./pt. =====\n", displayCloud->points.size(), end - start,
(end - start) / static_cast<double> (displayCloud->points.size()));
update();
}
/* \brief Helper function to increase the octree display level by one
*
*/
bool IncrementLevel()
{
if (displayedDepth < static_cast<int> (octree.getTreeDepth()))
{
displayedDepth++;
extractPointsAtLevel(displayedDepth);
return true;
}
else
return false;
}
/* \brief Helper function to decrease the octree display level by one
*
*/
bool DecrementLevel()
{
if (displayedDepth > 0)
{
displayedDepth--;
extractPointsAtLevel(displayedDepth);
return true;
}
return false;
}
};
int main(int argc, char ** argv)
{
//防止VTK的警告
//vtkOutputWindow::SetGlobalWarningDisplay(0);
std::string cloud_path("bunny.pcd");
OctreeViewer v(cloud_path, 0.01);
}