什么是点云?
点云格式是用来存储和传输点云数据的文件格式,其中包含了点的坐标和属性等信息。
点云是一种用于表示三维空间中离散点集的数据结构,它广泛应用于计算机图形学、计算机视觉、机器人学和地理信息系统等领域。
有哪些点云格式?
常见的点云格式有:
- .las、.laz:LiDAR数据的工业标准格式,是一种二进制文件格式。
- .pcd:PCL库官方指定格式。
- .obj:由Alias|Wavefront Techonologies公司从几何学上定义的3D模型文件格式,是一种文本文件。
- .pcap:现在流行的Velodyne公司出品的激光雷达默认采集数据的二进制文件格式。
- .ply:一种由斯坦福大学的Turk等人设计开发的多边形文件格式,因而也被成为斯坦福三角格式。
- .pts:被称之为最简便的点云格式,属于文本格式。只包含点坐标信息,按X Y Z顺序存储。
- .xyz、.txt:一种文本格式。
点云格式的优缺点
点云格式的优缺点如下:
- 优点:记忆灵活,读写方便,通常硬件设备可以普遍采用的存储方式。
- 缺点:存储量大,读写速度慢。
点云数据组织
pcd格式
一个pcd文件中通常由两部分组成:分别是文件说明和点云数据。
文件说明由11行组成:
- 第1行:以“#”开头的行,表示注释行。
- 第2行:PCD_VERSION = "PCD_FORMAT_VERSION = "1.0"表示该点云文件的版本号。
- 第3行:FIELDS x y z表示该点云文件中点的坐标信息。
- 第4行:SIZE 4 4 4表示该点云文件中点的坐标信息的数据类型为float。
- 第5行:TYPE FLOAT FLOAT FLOAT表示该点云文件中点的坐标信息的数据类型为float。
- 第6行:OFFSETS 0 0 0表示该点云文件中点的坐标信息的偏移量。
- 第7行:VAR_NAME x y z表示该点云文件中点的坐标信息的变量名。
- 第8行:DIMENSIONS 3 1 1表示该点云文件中点的坐标信息的维度数。
- 第9行:COUNT 1 0 0表示该点云文件中点的坐标信息的个数。
- 第10行:未知表示未知意义。
- 第11行:ENDTYPE "PCF"表示该点云文件的结束标记。
pts格式
pts格式数据由三部分组成:
- 第一行记录点数。
- 随后的每一行有7个值,前三个是点的(x,y,z)坐标,第四个是“强度”值,后三个是(r,g,b)颜色估计值。
- (r,g,b)值的范围为0到255(单个无符号字节)。强度值是该点表面反射的入射辐射比例的估计值,0表示非常差的返回,而255表示非常严重的返回。
xyz格式
XYZ格式文件由多行组成,每行表示一个点。每个点的X、Y、Z坐标值用空格或制表符分隔。文件中不包含文件头信息或其他元数据,只有纯粹的点云数据。
XYZ格式是一种简单的文本文件格式,常用于存储点云数据的几何信息。它以每行一个点的形式,存储点的X、Y、Z坐标值,没有额外的属性信息。由于其简单性,XYZ格式易于创建、编辑和阅读,适用于快速查看和处理点云的几何数据。
las格式
LAS格式文件包含公共报头块、任意数量(可选)可变长度记录(VLRs)、点数据记录(Point data Records)和任意数量(可选)扩展可变长度记录(EVLRs)。
公共报头块包含泛型数据,如点编号和点数据边界。可变长度记录包含可变类型的数据,包括投影信息、元数据、波形包信息和用户应用程序数据。扩展可变长度记录(EVLRs)允许比可变长度记录(VLRs)更高的负载,并且它们具有可被追加到LASfile末尾的优点。
laz格式
LAZ文件格式是LAS文件格式的压缩版本。
LAS文件包含一个具有激光雷达元数据的公共头,然后是激光雷达点记录。每个点记录包含诸如三维坐标、强度和GPS时间戳等属性。
LAZ Laz文件是Las文件的一种压缩格式,在LAStools中就有Laszip这个exe,可以直接调用。 Laszip压缩器把Las数据中点类型看做四种不同的数据组成的:POINT10,GPSTIME10,RGB12和WAVEPACKET13,针对这个四种数据分别进行压缩。
asc格式
ASC格式文件是ASCII字符流,该字符流由按行列排序的数据值组成。
ASC文件中的每一行的列定义相同。数据流中的各行由行定界符分隔。在一行中,每一列都由开始结束位置对(由IMPORT参数指定)定义。每个位置对都表示一行中以字节位置形式指定的位置。行中的第一个位置是字节位置。每个位置对的第一个元素是列开始的字节,而每个位置对的第二个元素是列结束的字节。
ply格式
PLY格式数据组成如下:
PLY文件是由文件头和数据区两部分组成,文件头记录的是点云文件中的注释、元素类别和属性,以ply开头,以end header结尾。数据区包含顶点数据和面数据,顶点数据由vector<x, y, z>表示。
点云文件查看
点云文件查看方法如下:
- 使用QGIS 3软件查看:QGIS 3可以处理原始点云格式,有一些选项可以根据类、高度和RGB属性来符号化点云。
- 使用LasViewer浏览器查看:LasViewer可以在浏览器里渲染点云数据(LAS或LAZ),它的一些亮点包括夸大垂直高度(z值)、选择要显示的属性、添加LAS文件时可以利用WebGL顺利实现可视化。
- 使用Geek3D Point Cloud Viewer软件查看:Geek3D Point Cloud Viewer是一款专门用于查看.pcd点云文件的软件,该软件支持多种点云处理操作。
- 使用3D模型在线转换网站进行点云文件在线预览:NSDT 3Dconvert 网站提供多种模型格式文件转换,支持pcd、pts、xyz、las、laz、asc、ply等点云格式文件在线预览,同时支持将点云格式在线转换为ply、xyz等模型格式。
点云格式怎么生成的?
根据点云的不同应用需求,其来源呈现多样化的特征,常见的来源:
- 三维激光雷达扫描:使用LiDAR(Light Detection and Ranging)设备进行激光雷达扫描获取点云数据。
- 三维扫描仪:利用三维扫描仪获取物体表面的点云数据。
- 摄像头:利用单目、双目或鱼眼摄像头获取场景的点云数据。
- 传感器:利用激光、毫米波雷达、超声波等传感器获取环境点云数据。
点云格式应用前景
点云格式应用前景广阔,例如:
- 自动驾驶:自动驾驶系统通过激光雷达等设备获取地形地貌、道路标志等点云信息,实现自动驾驶。
- 智慧城市:通过激光扫描获取建筑、树木等点云信息,建立城市三维模型,为智慧城市提供数据支撑。
- 医疗领域:通过激光扫描获取人体三维模型,为手术导航、医学研究等提供数据支撑。
- 工业领域:通过激光扫描获取产品三维模型,为工业检测、质量控制等提供数据支撑。
点云格式有哪些前瞻技术?
点云格式前瞻技术:
- 三维重建:通过点云数据,实现三维场景重建,应用于虚拟现实、增强现实等领域。
- 物体识别:通过点云数据,实现物体识别,应用于自动驾驶、机器人等领域。
- 目标检测:通过点云数据,实现目标检测,应用于智能监控、安全等领域。
- 三维测量:通过点云数据,实现三维测量,应用于工业检测、质量控制等领域。