[3D&Halcon] 3D重要算子及简单处理点云模型求高度示例讲解

一. 重要算子解析

• read_object_model_3d ( : : FileName, Scale, GenParamName, GenParamValue : ObjectModel3D, Status) — 读取3D点云模型
  参数：
  FileName（in）：要读取的文件的文件名。
  Scale（in）：文件中数据的比例，包括 ‘m’, ‘cm’, ‘mm’, ‘um’, ‘nm’等。
  GenParamName（in）：参数名称。
  GenParamValue （in）：参数名称对应的值。
  ObjectModel3D（out） ：3D对象模型的句柄。
  Status（out） ：状态信息。

• select_points_object_model_3d ( : : ObjectModel3D, Attrib, MinValue, MaxValue : ObjectModel3DThresholded) — 筛选孤立散点的特征值(点的x y z坐标，法向量x y z)针对点的特诊的筛选
  参数：
  ObjectModel3D（in）：输入点云模型句柄。
  Attrib（in）：被筛选点的属性特征(包括点的X/Y/Z坐标，法向量的X/Y/Z坐标等特征)。
  MinValue（in）：被筛选点的属性特征最小值。
  MaxValue （in）：被筛选点的属性特征最大值。
  ObjectModel3DThresholded（out） ：处理之后的3D对象模型的句柄。

注：类似二维平面处理中用于筛选面积、长度、宽度等灰度特征的算子select_obj（Operator）

• select_object_model_3d ( : : ObjectModel3D, Feature, Operation, MinValue, MaxValue : ObjectModel3DSelected) — 筛选点云连通集合的特征
  参数：
  ObjectModel3D（in）：输入点云模型句柄。
  Feature（in）：特征名称。
  Operation（in）：特征之间的关系。
  MinValue（in）：特征之间的最小值。
  MaxValue （in）：特征之间的最大值。
  ObjectModel3DSelected（out） ：处理之后的3D对象模型的句柄。

• triangulate_object_model_3d ( : : ObjectModel3D, Method, GenParamName, GenParamValue : TriangulatedObjectModel3D, Information) — 三角网格曲面重建（点集→曲面）
  参数：
  ObjectModel3D（in）： 3D对象模型的句柄。
  Method（in）：曲面重建所使用的方法。
  GenParamName（in）：参数名称。
  GenParamValue （in）：参数名称对应的值。
  TriangulatedObjectModel3D（out） ：网格曲面重建之后的句柄。
  Information（out） ：状态信息。

• visualize_object_model_3d ( : : WindowHandle, ObjectModel3D, CamParam, PoseIn, GenParamName, GenParamValue, Title, Label, Information : PoseOut) — 显示3D点云数据
  参数：
  WindowHandle（in）：窗口句柄指针。
  ObjectModel3D（in）：3D模型的句柄。
  CamParam（in）：相机内参（与相机自身特性相关的参数，比如相机的焦距、像素大小等）。
  PoseIn （in）：相机外参（在世界坐标系中的参数，比如相机的位置、旋转方向等，一般是3个平移+3个旋转），即选择以什么样的姿态去显示该模型。一般默认空[]，会以一种默认姿态去显示3D模型。
  *GenParamName（in） ：参数名称，例如：'color'(设置模型显示颜色)、'disp_pose'(是否显示世界坐标系)、'disp_normals'(是否显示法向量)、'normal_color'(法向量显示颜色)、'lut'(颜色表)、'color_attrib'(颜色属性：对哪个方向颜色递进)等。
  *GenParamValue（in） ：参数名称对应的值，常用：['lut','color_attrib','disp_pose'], ['color1','coord_z','true']。
  Title（in） ：现实的文字，将显示在输出图形窗口左上角的文本。
  Label（in） ：将显示在每个显示对象模型位置的文本。
  Information （in） ：将显示在输出图形窗口左下角的文本。
  PoseOut（out） ：用户可能以交互式更改的所有对象模型的姿势。

• write_object_model_3d ( : : ObjectModel3D, FileType, FileName, GenParamName, GenParamValue : ) — 保存3D点云数据
  参数：
  ObjectModel3D（in）：3D模型的句柄。
  FileType（in）：写入的文件的类型。
  FileName（in）：写入的文件的名称。
  GenParamName（in）：参数名称。
  GenParamValue （in） ：参数名称对应的值。

注：

1、visualize_object_model_3d算子是阻塞式的，需要点击窗口右下角的Continue按钮才可执行下一步操作，可通过更改内部封装的算子去掉Continue按钮。

2、参数CamParam、PoseIn、GenParamName、GenParamValue，可通过disp_object_model_3d算子完成设置。

二. 相关示例展示

1、点云求电池高度

* 1.读入点云数据（文件中）
read_object_model_3d ('./2020-01-10-235331.om3', 'm', [], [], ObjectModel3D, Status)
dev_open_window (0, 0, 512, 512, 'black', WindowHandle)
*   可视化显示三维点云模型
visualize_object_model_3d (WindowHandle, ObjectModel3D, [], [], ['lut','color_attrib','disp_pose'], ['color1','coord_z','true'], [], [], [], PoseOut)
* 2.得到电池表面点云的数据集合（mm)
get_object_model_3d_params (ObjectModel3D, 'point_coord_z', GenParamValue)
*   去掉不在电池表面的干扰噪点（针对点的特征进行筛选）
select_points_object_model_3d (ObjectModel3D, 'point_coord_z', 15, 16, ObjectModel3DThresholded)
visualize_object_model_3d (WindowHandle, ObjectModel3DThresholded, [], [], ['lut','color_attrib','disp_pose'], ['color1','coord_z','true'], [], [], [], PoseOut1)
*   点云连通集合断开（点点间距不超过1mm的点当做一个连通域点集）
connection_object_model_3d (ObjectModel3DThresholded, 'distance_3d', 1, ObjectModel3DConnected)
get_object_model_3d_params (ObjectModel3DConnected, 'num_points', GenParamValue1)
*   去掉其他散点组成的连通域，获取电池表面点集连通域（针对点云连通集合之间的特征进行筛选）
select_object_model_3d (ObjectModel3DConnected, 'num_points', 'and', 1000, 50000, ObjectModel3DBattery)
visualize_object_model_3d (WindowHandle, ObjectModel3DBattery, [], [], ['lut','color_attrib','disp_pose'], ['color1','coord_z','true'], [], [], [], PoseOut1)
* 3.得到背景的点云数据集合（mm)
select_points_object_model_3d (ObjectModel3D, 'point_coord_z', 12, 14, ObjectModel3DBackGround)
visualize_object_model_3d (WindowHandle, ObjectModel3DBackGround, [], PoseOut1,  ['lut','color_attrib','disp_pose'], ['color1','coord_z','true'], [], [], [], PoseOut2)
* 4.求电池上表面点云的z坐标值
get_object_model_3d_params (ObjectModel3DBattery, 'point_coord_z', GenParamValue1)
* 5.求背景表面的点云的z坐标值
get_object_model_3d_params (ObjectModel3DBackGround, 'point_coord_z', GenParamValue2)
* 6.求电池上表面点云A和背景表面点云B的z坐标的平均值
A:=mean(GenParamValue1)
B:=mean(GenParamValue2)
* 7.求电池表面的高度
H:=A-B
Param[0]:='Shift+left button Zoom'
Param[1]:='ctrl+ left button Move'
Param[2]:='left button Rotat'
visualize_object_model_3d (WindowHandle, ObjectModel3D, [], [], ['lut','color_attrib','disp_pose'], ['color1','coord_z','true'], '电池点云的高度为'+H+'mm', 'Battery Object', Param, PoseOut)

结果图如下所示（Halcon默认红色代码X轴、绿色代表Y轴、蓝色代表Z轴）：

通过计算电池表面的点云Z坐标集合平均值和和背景表面的点云Z坐标集合平均值作差，最终计算结果为2.94mm，标准高度在3mm左右，误差在0.1mm左右.

halcon仿真代码以及点云模型分享链接： https://pan.baidu.com/s/1YjXlMva_duZb2tBUj1ga5A    提取码：et5w