用pcl库,基于激光雷达点云数据的道路可行驶区域检测,得到道路边界,生成代码

下面是基于PCL库实现道路可行驶区域检测的代码：

#include <iostream>
#include <pcl/io/pcd_io.h>
#include <pcl/point_types.h>
#include <pcl/filters/voxel_grid.h>
#include <pcl/filters/passthrough.h>
#include <pcl/segmentation/sac_segmentation.h>
#include <pcl/segmentation/extract_clusters.h>
#include <pcl/features/normal_3d_omp.h>
#include <pcl/surface/mls.h>
#include <pcl/visualization/pcl_visualizer.h>

int main(int argc, char** argv)
{
    // Load point cloud data
    pcl::PointCloud<pcl::PointXYZ>::Ptr cloud(new pcl::PointCloud<pcl::PointXYZ>);
    pcl::io::loadPCDFile<pcl::PointXYZ>("input_cloud.pcd", *cloud);

    // Voxel grid filter to downsample the data
    pcl::VoxelGrid<pcl::PointXYZ> vg;
    vg.setInputCloud(cloud);
    vg.setLeafSize(0.05f, 0.05f, 0.05f);
    pcl::PointCloud<pcl::PointXYZ>::Ptr cloud_filtered(new pcl::PointCloud<pcl::PointXYZ>);
    vg.filter(*cloud_filtered);

    // Pass through filter to remove points outside the range
    pcl::PassThrough<pcl::PointXYZ> pass;
    pass.setInputCloud(cloud_filtered);
    pass.setFilterFieldName("z");
    pass.setFilterLimits(0.0f, 2.0f);
    pass.filter(*cloud_filtered);

    // Plane segmentation to extract the ground plane
    pcl::ModelCoefficients::Ptr coefficients(new pcl::ModelCoefficients);
    pcl::PointIndices::Ptr inliers(new pcl::PointIndices);
    pcl::SACSegmentation<pcl::PointXYZ> seg;
    seg.setOptimizeCoefficients(true);
    seg.setModelType(pcl::SACMODEL_PLANE);
    seg.setMethodType(pcl::SAC_RANSAC);
    seg.setDistanceThreshold(0.1);
    seg.setInputCloud(cloud_filtered);
    seg.segment(*inliers, *coefficients);

    if (inliers->indices.size() == 0)
    {
        std::cerr << "Failed to segment the ground plane." << std::endl;
        return -1;
    }

    // Extract the road surface points
    pcl::ExtractIndices<pcl::PointXYZ> extract;
    extract.setInputCloud(cloud_filtered);
    extract.setIndices(inliers);
    extract.setNegative(false);
    pcl::PointCloud<pcl::PointXYZ>::Ptr road_surface(new pcl::PointCloud<pcl::PointXYZ>);
    extract.filter(*road_surface);

    // Cluster extraction to separate the road surface points from other points
    std::vector<pcl::PointIndices> cluster_indices;
    pcl::EuclideanClusterExtraction<pcl::PointXYZ> ec;
    ec.setClusterTolerance(0.2);
    ec.setMinClusterSize(100);
    ec.setMaxClusterSize(100000);
    ec.setInputCloud(road_surface);
    ec.extract(cluster_indices);

    // Extract the largest cluster as the road surface
    pcl::PointCloud<pcl::PointXYZ>::Ptr road(new pcl::PointCloud<pcl::PointXYZ>);
    int max_size = 0;
    for (std::vector<pcl::PointIndices>::const_iterator it = cluster_indices.begin(); it != cluster_indices.end(); ++it)
    {
        if (it->indices.size() > max_size)
        {
            max_size = it->indices.size();
            extract.setIndices(boost::make_shared<const pcl::PointIndices>(*it));
            extract.filter(*road);
        }
    }

    // Compute the surface normals
    pcl::PointCloud<pcl::Normal>::Ptr normals(new pcl::PointCloud<pcl::Normal>);
    pcl::search::KdTree<pcl::PointXYZ>::Ptr tree(new pcl::search::KdTree<pcl::PointXYZ>);
    pcl::NormalEstimationOMP<pcl::PointXYZ, pcl::Normal> ne;
    ne.setInputCloud(road);
    ne.setSearchMethod(tree);
    ne.setRadiusSearch(0.5);
    ne.compute(*normals);

    // Smooth the surface normals
    pcl::MovingLeastSquares<pcl::PointXYZ, pcl::Normal> mls;
    mls.setInputCloud(road);
    mls.setInputNormals(normals);
    mls.setSearchRadius(0.5);
    mls.setPolynomialFit(true);
    mls.setPolynomialOrder(2);
    mls.setUpsamplingMethod(pcl::MovingLeastSquares<pcl::PointXYZ, pcl::Normal>::SAMPLE_LOCAL_PLANE);
    mls.setUpsamplingRadius(0.2);
    mls.setUpsamplingStepSize(0.1);
    pcl::PointCloud<pcl::PointXYZ>::Ptr cloud_smoothed(new pcl::PointCloud<pcl::PointXYZ>);
    pcl::PointCloud<pcl::Normal>::Ptr normals_smoothed(new pcl::PointCloud<pcl::Normal>);
    mls.process(*cloud_smoothed);
    mls.getOutputNormals(*normals_smoothed);

    // Visualization
    pcl::visualization::PCLVisualizer viewer("Road Detection");
    viewer.addPointCloud<pcl::PointXYZ>(cloud_smoothed, "cloud");
    viewer.addPointCloudNormals<pcl::PointXYZ, pcl::Normal>(cloud_smoothed, normals_smoothed, 10, 0.5, "normals");
    viewer.spin();

    return 0;
}

该代码实现了以下步骤：

1. 从PCD文件中加载点云数据。
2. 使用体素网格滤波器对数据进行下采样。
3. 使用通行滤波器删除超出范围的点。
4. 使用平面分割法提取地面平面。
5. 从地面平面中提取道路表面点。
6. 使用欧几里得聚类法将道路表面点与其他点分开。
7. 提取最大聚类作为道路表面。
8. 计算道路表面的表面法向量。
9. 对表面法向量进行平滑处理。
10. 可视化结果。

该代码的输出是可视化窗口，显示道路可行驶区域的点云数据和法向量。可以使用键盘和鼠标控制视角。