如何将三维点云转换为深度图像

How to convert a 3D point cloud to a depth image?

本文关键字：深度 深度图 图像 转换 三维      更新时间：2023-10-16

在我的工作中，我必须将点云转换为灰度（深度）图像，这意味着云中每个XYZ点的z坐标表示灰色阴影。为了将Z坐标从[Z_min，Z_max]区间映射到[0.255]区间，我使用了Arduino的映射函数：

float map(float x, float in_min, float in_max, float out_min, float out_max) { return (x - in_min) * (out_max - out_min) / (in_max - in_min) + out_min; }

完成后，我需要将结果写入图像，问题是我拥有的云可能有数百万个点，所以我不能按顺序将它们逐个写入图像。假设我有3000x1000个有序的XY点。如果我想把它们写成700x300像素的图像，我该怎么办？我希望问题很清楚，谢谢你提前回答。

我设法找到了解决问题的方法。这是一个很长的堆栈溢出算法，但请耐心等待。它的想法是将XY灰度点的向量写为pgm文件。

步骤1:cloud_to_greyscale-将XYZ点云转换为XY灰度点向量并接收cloud作为参数的函数：

 for each point pt in cloud
     point_xy_greyscale.x <- pt.x
     point_xy_greyscale.y <- pt.y
     point_xy_greyscale.greyscale <- map(pt.z, z_min, z_max, 0, 255)
     greyscale_vector.add(point_xy_greyscale)
 loop
 return greyscale_vector

步骤2:greyscale_to_image-将先前返回的向量写入greyscale_image的函数，该类通常具有与unsigned short的二维数组相对应的width、height和_pixels成员。函数接收以下参数：greyscale_vector（将转换为图像）和x_epsilon，这将帮助我们为点划定x像素坐标，因为我们知道x点坐标是浮动的（因此不适合作为数组索引）。

一点背景信息：我在一个叫做widop云的东西上工作，所以在我的3D空间中，x是width，y是depth，z是height。同样值得注意的是，y是integer，所以对于我的问题，图像的height很容易找到：它是y_max - y_min。要找到图像的width，请遵循下面的算法，如果不清楚，我会回答任何问题，我愿意接受建议

img_width <- 0;    // image width
img_height <- y_max - y_min + 1    // image height
// determining image width
for each point greyscale_xy_point in greyscale_vector
    point_x_cell <- (pt.x - x_min) * x_epsilon * 10
    if point_x_cell > img_width
        img_width <- point_x_cell + 1
loop
// defining and initializing image with the calculated height and width
greyscale_img(img_width, img_height)
// initializing greyscale image points
for y <- 0 to greyscale_img.height
    for x <- 0 to greyscale_img.width
        greyscale_img[y][x] = 0
    loop
loop
// filling image with vector data
for each point point_xy_greyscale in greyscale_vector
    image_x = (point_xy_greyscale.x - x_min) * x_epsilon * 10
    image_y = point_xy_greyscale.y - y_min
    greyscale_image[image_y][image_x] = point_xy_greyscale.greyscale
loop
return greyscale_image

剩下的唯一一件事就是将图像写入文件，但这很容易做到，您只需在上一个链接中找到与pgm格式相关的格式规则。我希望这能帮助到别人。

EDIT_1:我添加了一张结果图片。它应该是一条铁路，之所以相当暗，是因为有一些物体很高，所以地面物体更暗。

铁路的深度图像

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