【ROS】pcl_ros包使用与点云转换示例

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这篇文章主要介绍pcl_ros包使用与点云转换示例。
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😏1. pcl_ros介绍

pcl_ros是一个用于将PCL（点云库）与ROS（机器人操作系统）集成的软件包。它提供了用于在ROS环境中处理和可视化点云数据的工具和功能。

以下是pcl_ros的主要功能和组件：

1.ROS节点：pcl_ros提供了一个ROS节点，用于订阅和发布点云数据。您可以使用该节点来接收来自传感器或其他节点的点云数据，并将处理后的点云数据发布到其他节点。

2.传感器接口：pcl_ros提供了与ROS传感器消息（如sensor_msgs::PointCloud2）之间的转换接口。您可以使用这些接口将ROS传感器消息转换为PCL点云对象（pcl::PointCloud），并进行进一步的处理。

3.可视化工具：pcl_ros提供了用于在ROS环境中可视化点云数据的工具。您可以使用rviz等ROS可视化工具来显示和分析点云数据。

4.过滤器和特征提取：pcl_ros包含了一系列的滤波器和特征提取功能，可以直接应用于ROS点云数据。您可以使用这些功能来对点云数据进行降噪、下采样、特征提取等操作。

5.点云转换：pcl_ros提供了点云坐标系之间的转换功能。您可以使用这些功能来将点云数据从一个坐标系转换到另一个坐标系，以适应不同传感器或机器人系统的需求。

6.ROS参数服务器：pcl_ros允许您使用ROS参数服务器来配置和调整点云处理的参数。您可以使用参数服务器来设置滤波器参数、特征提取参数等。

通过将PCL和ROS相结合，pcl_ros使得在ROS环境中处理和操作点云数据更加方便和高效。它提供了丰富的功能和工具，使得点云数据的获取、处理和可视化变得更加容易。

😊2. 环境安装与配置

确认已经安装了ROS和PCL。

# pcl_ros包安装
sudo apt install ros-noetic-pcl-ros

rosrun pcl_ros xxx # 启动节点
# 默认包含以下节点
bag_to_pcd
convert_pcd_to_image
convert_pointcloud_to_image
pcd_to_pointcloud
pointcloud_to_pcd

😆3. 点云转换应用示例

下面基于pcl_ros包实现pcl读取pcd文件通过ros话题发布，以及ros订阅话题后通过pcl显示：

pcd_pub节点

pcd_pub.cpp
#include <ros/ros.h>
#include <sensor_msgs/PointCloud2.h>
#include <pcl_conversions/pcl_conversions.h>
#include <pcl/io/pcd_io.h>
#include <pcl/point_types.h>

int main(int argc, char** argv)
{
    // 初始化ROS节点
    ros::init(argc, argv, "pcd_publisher");
    ros::NodeHandle nh;

    // 创建一个ROS发布者，用于发布点云消息
    ros::Publisher pub = nh.advertise<sensor_msgs::PointCloud2>("pointcloud", 1);

    // 读取PCD文件
    pcl::PointCloud<pcl::PointXYZ>::Ptr cloud(new pcl::PointCloud<pcl::PointXYZ>);
    if (pcl::io::loadPCDFile<pcl::PointXYZ>("../test.pcd", *cloud) == -1)
    {
        PCL_ERROR("Failed to read PCD file\n");
        return -1;
    }

    // 创建一个ROS点云消息
    sensor_msgs::PointCloud2 output;
    pcl::toROSMsg(*cloud, output);
    output.header.frame_id = "base_link";  // 设置点云消息的坐标系

    ros::Rate loop_rate(10);
    while (ros::ok())
    {
        // 发布ROS点云消息
        pub.publish(output);
        std::cout << "Published a point cloud." << std::endl;

        ros::spinOnce();
        loop_rate.sleep();
    }

    return 0;
}

CMakeLists.txt

cmake_minimum_required(VERSION 3.0.2)
project(pcd_pub)

## Compile as C++11, supported in ROS Kinetic and newer
add_compile_options(-std=c++14)

## Find catkin macros and libraries
## if COMPONENTS list like find_package(catkin REQUIRED COMPONENTS xyz)
## is used, also find other catkin packages
find_package(catkin REQUIRED COMPONENTS 
  roscpp 
  rospy
  std_msgs
  sensor_msgs
  pcl_ros
)

find_package(PCL REQUIRED)

catkin_package(
  CATKIN_DEPENDS 
  roscpp 
  rospy 
  std_msgs 
  sensor_msgs 
  pcl_ros
)

###########
## Build ##
###########

## Specify additional locations of header files
## Your package locations should be listed before other locations
include_directories(
  include
  ${catkin_INCLUDE_DIRS}
  ${PCL_INCLUDE_DIRS}
)

add_executable(${PROJECT_NAME} src/pcd_pub.cpp)

## Specify libraries to link a library or executable target against
target_link_libraries(${PROJECT_NAME}
  ${catkin_LIBRARIES}
  ${PCL_LIBRARIES}
)

install(TARGETS pcd_pub
  RUNTIME DESTINATION ${CATKIN_PACKAGE_BIN_DESTINATION}
)

package.xml

<?xml version="1.0"?>
<package format="2">
  <name>pcd_pub</name>
  <version>0.0.0</version>
  <description>The pcd_pub package</description>

  <!-- One maintainer tag required, multiple allowed, one person per tag -->
  <!-- Example:  -->
  <!-- <maintainer email="jane.doe@example.com">Jane Doe</maintainer> -->
  <maintainer email="xxx@todo.todo">xxx</maintainer>


  <!-- One license tag required, multiple allowed, one license per tag -->
  <!-- Commonly used license strings: -->
  <!--   BSD, MIT, Boost Software License, GPLv2, GPLv3, LGPLv2.1, LGPLv3 -->
  <license>TODO</license>

  <buildtool_depend>catkin</buildtool_depend>

  <build_depend>roscpp</build_depend>
  <build_depend>rospy</build_depend>
  <build_depend>std_msgs</build_depend>
  <build_depend>sensor_msgs</build_depend>
  <build_depend>pcl_ros</build_depend>

  <exec_depend>roscpp</exec_depend>
  <exec_depend>rospy</exec_depend>
  <exec_depend>std_msgs</exec_depend>
  <exec_depend>sensor_msgs</exec_depend>
  <exec_depend>pcl_ros</exec_depend>

  <!-- The export tag contains other, unspecified, tags -->
  <export>
    <!-- Other tools can request additional information be placed here -->

  </export>
</package>

pcd_sub节点

// pcd_sub.cpp
#include <ros/ros.h>
#include <sensor_msgs/PointCloud2.h>
#include <pcl_conversions/pcl_conversions.h>
#include <pcl/visualization/cloud_viewer.h>

pcl::visualization::CloudViewer viewer("PointCloud Viewer");

void cloudCallback(const sensor_msgs::PointCloud2ConstPtr& msg)
{
    pcl::PointCloud<pcl::PointXYZ>::Ptr cloud(new pcl::PointCloud<pcl::PointXYZ>);
    pcl::fromROSMsg(*msg, *cloud);

    // 获取点云数据的大小（字节数）
    size_t pointCloudSize = msg->data.size();

    ROS_INFO("Received point cloud size: %zu bytes", pointCloudSize);

    if (!viewer.wasStopped())
        viewer.showCloud(cloud);
}

int main(int argc, char** argv)
{
    ros::init(argc, argv, "pcl_viewer");
    ros::NodeHandle nh;

    ros::Subscriber sub = nh.subscribe<sensor_msgs::PointCloud2>("pointcloud", 1, cloudCallback);

    ros::spin();

    return 0;
}

CMakeLists.txt和package.xml基本一致，除代码文件名不同外。

# 运行节点
catkin_make # 编译
source devel/setup.bash
rosrun pcd_pub pcd_pub # 发布
rosrun pcd_sub pcd_sub # 订阅

这样就实现了pcd点云与ros话题之间的转换，此外还可以利用ros的可视化工具如rviz进行查看。

以上。