使用convex_hull计算体积为0

玉阳呈映

大家好，我尝试用convex_hall去计算点云的体积，但是编译通过之后体积算出来是0，不知道是哪里出了问题。希望大家能不吝赐教，谢谢大家~下面贴出我的代码:
#include <pcl/io/pcd_io.h>
#include <pcl/io/vtk_io.h>
#include <pcl/surface/concave_hull.h>
#include <pcl/surface/convex_hull.h>

#include <pcl/console/print.h>
#include <pcl/console/parse.h>
#include <pcl/console/time.h>

using namespace std;
using namespace pcl;
using namespace pcl::io;
using namespace pcl::console;

float default_alpha = 0.15f;

void
printHelp (int, char **argv)
{
  print_error ("Syntax is: %s input.pcd output.vtk [optional_arguments]\n", argv[0]);
  print_info ("  where the optional arguments are:\n");
  print_info ("                     -alpha X = the alpha value for the ConcaveHull (Alpha Shapes) algorithm. If alpha is not specified, the tool will run the ConvexHull method (default: ");
  print_value ("%f", default_alpha); print_info (")\n");
}


float
compute (PointCloud<PointXYZ>::ConstPtr cloud_in,
         bool convex_concave_hull,
         float alpha,
         PolygonMesh &mesh_out)
{
  float volume;
  if (!convex_concave_hull)
  {
    print_info ("Computing the convex hull of a cloud with %zu points.\n", cloud_in->size ());
    ConvexHull<PointXYZ> convex_hull;
    convex_hull.setInputCloud (cloud_in);
    convex_hull.reconstruct (mesh_out);
        convex_hull.setComputeAreaVolume(true);
        volume=convex_hull.getTotalVolume();
        return volume;
  }
  else
  {
    print_info ("Computing the concave hull (alpha shapes) with alpha %f of a cloud with %zu points.\n", alpha, cloud_in->size ());
    ConcaveHull<PointXYZ> concave_hull;
    concave_hull.setInputCloud (cloud_in);
    concave_hull.setAlpha (alpha);
    concave_hull.reconstruct (mesh_out);
  }
}


/* ---[ */
int
main (int argc, char** argv)
{
   float volume;
        print_info ("Compute the convex or concave hull of a point cloud. For more information, use: %s -h\n", argv[0]);

// if (argc < 3)
//  {
     printHelp (argc, argv);
//  return (-1);
//  }

  // Command line parsing
  bool convex_concave_hull = false;
  float alpha = default_alpha;

  if (parse_argument (argc, argv, "-alpha", alpha) != -1)
    convex_concave_hull = true;

  vector<int> pcd_file_indices;
  pcd_file_indices = parse_file_extension_argument (argc, argv, ".pcd");
  if (pcd_file_indices.size () != 1)
  {
    print_error ("Need one input PCD file to continue.\n");
    return (-1);
  }

  vector<int> vtk_file_indices;
  vtk_file_indices = parse_file_extension_argument (argc, argv, ".vtk");
  if (vtk_file_indices.size () != 1)
  {
    print_error ("Need one ouput VTK file to continue.\n");
    return (-1);
  }


  // Load in the point cloud
  PointCloud<PointXYZ>::Ptr cloud_in (new PointCloud<PointXYZ> ());
  if (loadPCDFile (argv[pcd_file_indices[0]], *cloud_in) != 0)
  {
    print_error ("Could not load input file %s\n", argv[pcd_file_indices[0]]);
    return (-1);
  }

  // Compute the hull
  PolygonMesh mesh_out;
  volume=compute (cloud_in, convex_concave_hull, alpha, mesh_out);

  // Save the mesh
  io::saveVTKFile (argv[vtk_file_indices[0]], mesh_out);
  cout<<"The volume is "<<volume;
  return (0);
}

guohaolys

没用过，不过你的数据是什么样的，2d hull输出肯定不对的。我以前好像看过个帖子，目前貌似就是3D的hull正常吧。

玉阳呈映

guohaolys 发表于 2014-7-14 01:45
没用过，不过你的数据是什么样的，2d hull输出肯定不对的。我以前好像看过个帖子，目前貌似就是3D的hull正 ...

为了方便比较结果，我导入的PCD是一个标准的半径为1的球体，我尝试用2d的hull做每个面的凸包，再积分求体积，但是没有做出来，这个是用体凸包做的，不知道在reconstruct后，设置convex_hull.setComputeAreaVolume(true)，是否就可以直接调用convex_hull.getTotalVolume()计算体积？难道是形状对计算结果影响非常大？

guohaolys

玉阳呈映 发表于 2014-7-14 02:26
为了方便比较结果，我导入的PCD是一个标准的半径为1的球体，我尝试用2d的hull做每个面的凸包，再积分求体 ...

用一个标准球来测试挺有意思的，你可以直接试一试，就先setComputeAreaVolume设置为true之后，再重建，再获取体积getTotalVolume，pcl其实什么都没做，就是直接把qhull的计算结果给输出了。qhull我以前用过，是可以有个体积的输出，直接的准确度，的确不好说了。

guohaolys

guohaolys 发表于 2014-7-14 09:02
用一个标准球来测试挺有意思的，你可以直接试一试，就先setComputeAreaVolume设置为true之后，再重建，再 ...

  ConvexHull<PointXYZ> convex_hull;
    convex_hull.setInputCloud (cloud_in);
    convex_hull.reconstruct (mesh_out);
        convex_hull.setComputeAreaVolume(true);
        volume=convex_hull.getTotalVolume();
        return volume;
这里的顺序，你可以调整下，把设置 convex_hull.setComputeAreaVolume(true);放在重建调用之前。反馈下测试结果啊，谢谢了。

玉阳呈映

guohaolys 发表于 2014-7-14 09:03
ConvexHull convex_hull;
    convex_hull.setInputCloud (cloud_in);
    convex_hull.reconstruct (me ...

刚刚按照您所说的，将convex_hull.setInputCloud (cloud_in) 和convex_hull.reconstruct (mesh_out)交换了一下位置，用标准球进行测试得到的结果为4.23263，相比标准值4.1888的误差为1%.而用标准立方体测试的结果为1.26654，相比标准值的误差为26.65%，误差非常大。理论上，正方体的误差应该比球要小得多，因为没办法对参数进行调整，这个凸包算法的唯一输入就只有xyz点云，所以不知道原因是什么？
E:\1.pngE:\1.png

lcc007

凸包算法对不闭合的曲面也试用吗？它不闭合的面是怎么处理的？

guohaolys

玉阳呈映 发表于 2014-7-14 10:14
刚刚按照您所说的，将convex_hull.setInputCloud (cloud_in) 和convex_hull.reconstruct (mesh_out)交换 ...

蛮好啊，既然你有现成的测试代码，就带大家多测试下。
对于立方体测试的误差大，我的理解是，你测试的点云采样的密度？是多少，8个点确定一个立方体，可能是最准确的，可以试一试持续增加采样密度，结果应该很不一样。因为qhull它不可能准确的把这些重建的三角面都放在一个平面上。我对qhull本身实现不了解，但它这个convex_hull名字，就让我想到它应该尽可能使所有8个平面上的所有小三角形都往外凸，因为最终必须形成凸包，体积是不是就大很多了。
但圆球上就有点不一样了，它本身这些小三角形，就自然形成convex啊。所以可能测试就准确些。
假设我说的是对的，你如果测试了，应该立方体，的采样密度和体积的误差是成正比的。但圆球可能就刚好相反了，你采样点越少误差自然越大，采样点越多就貌似天然的精度高了。
试一试啊，结果截个图看看，你发的图片（前个帖子看不到）。。期待回复，谢谢啊。

玉阳呈映

刚刚做了下测试，采用下采样的方法减小点云密度，测试pcd为扫描得到的一个直三棱锥（正方体的一角）原始点云的点数为52801，用matlab的convexhull作面凸包积分测得的体积为19.288,下采样后，点数为20741时，面凸包积分得到的体积为19.111，点数为8871时，面凸包积分得到的体积为19.233.
用上面的程序做体凸包，未处理时体积为 25.8631   点数为20741时，体积为25.7876 点数为8871时，体积为25.6336   和理论值相差有点大。

Watson

解释很好