点云库中的凸包计算在二维和三维都失败

Convex Hull calculation in Point Cloud Library fails in 2 as well as 3 dimensions

本文关键字：二维 三维 失败 凸包 计算      更新时间：2023-10-16

我正在学习PCL文档中计算2D凸包的教程，请参阅此处。

我有一个云和一些指数，把它们投影到一个给定系数的平面上，然后计算凸包。这是代码：

PointCloud<PointXYZ>::Ptr tmpInliers(new PointCloud<PointXYZ>());
ProjectInliers<PointXYZ> proj;
proj.setModelType(SACMODEL_PLANE);
proj.setInputCloud(someCloud); 
proj.setIndices(someIndices); 
proj.setModelCoefficients(someCoefficients);
proj.filter(*tmpInliers);
PointCloud<PointXYZ>::Ptr hull(new PointCloud<PointXYZ>());
ConvexHull<PointXYZ> chull;
chull.setInputCloud(tmpInliers);
chull.setComputeAreaVolume(true);
chull.setDimension(3); <--- see below
chull.reconstruct(*hull);

我得到的总面积和体积的结果大约是：

  Area & Volume of convex hull: 7.8726e-312 2.122e-314

对于周围tmpInliers的值

(-0.80562,-0.787018,2.25184)
(-0.477351,-0.798953,2.11432)
(-0.633823,-0.750283,2.96717)
[....]

如果我将"setDimensions"更改为"2"，我会得到以下错误

[pcl::ConvexHull::performReconstrution2D] ERROR: qhull was unable to compute a convex hull for the given point cloud (size of cloud)!

在下面的例子中，我正在构建一个例子，在每种情况下都会失败（将Dimension设置为2或3），其中有一个之前的失败（要么是"qhull无法…"，要么是根据ConvexHull的值得出的奇怪结果。

PointCloud<PointXYZ>::Ptr hugeBox(new PointCloud<PointXYZ>());
hugeBox->push_back(PointXYZ(10, 10, 10));
hugeBox->push_back(PointXYZ(10, 10, -10));
hugeBox->push_back(PointXYZ(10, -10, 10));
hugeBox->push_back(PointXYZ(10, -10, -10));
hugeBox->push_back(PointXYZ(-10, 10, 10));
hugeBox->push_back(PointXYZ(-10, 10, -10));
hugeBox->push_back(PointXYZ(-10, -10, 10));
hugeBox->push_back(PointXYZ(-10, -10, -10));
// Project inliers onto plane model
PointCloud<PointXYZ>::Ptr hugePlane(new PointCloud<PointXYZ>());
ProjectInliers<PointXYZ> proj;
proj.setModelType(SACMODEL_PLANE);
proj.setInputCloud(hugeBox);
proj.setModelCoefficients(coefficients);
proj.filter(*hugePlane);
// get the convex hull of plane
vector<Vertices> polygonsOut;
PointCloud<PointXYZ>::Ptr hugeHull(new PointCloud<PointXYZ>());
ConvexHull<PointXYZ> chull;
chull.setInputCloud(hugePlane);
chull.setDimension(2);
chull.reconstruct(*hugeHull, polygonsOut);

我有点困在这里了。如果我将其设置为二维，为什么会失败？如果我将其设置为三维，我偶尔会发出以下警告：

qhull precision warning: 
The initial hull is narrow (cosine of min. angle is 0.9999999999999991).
A coplanar point may lead to a wide facet.

我知道，如果我有一个平面投影，情况就是这样，但如何避免这种情况呢？

我不知道你使用的框架，但让我猜一猜：你正在将点投影到嵌入三维体积的平面上，对吗？三维凸包算法失败是很直接的，因为投影在平面上的点是共面的——根据定义。反过来说，即使它们被投影在嵌入三维空间的平面上，这些点也存在于三维空间中——我想。另一方面，二维凸包算法期望真实的二维点——最有可能。因此，我认为它可以通过某种映射将投影点减少到真实的二维空间，然后应用二维凸包算法。

好的，问题是PCL从系统链接到旧的libqhull（v0.5），而不是链接到新的v0.6，该版本存在但未正确链接。问题不会经常发生，但在旧版本的一些特殊情况下，比如你有一个从3d到2d的平面投影，并试图在它周围放置一个外壳。

我将向pcl人员提交一份请求，以添加对版本号的要求。

我也有同样的问题，但在将数据放在PCL_VIEWER上后，它将点云显示为一组平行线，所以当我操作平面投影时，原始数据变成了平面线，ConvelHull算法无法接受这样的输入，我仍然没有解决它。

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