Open3D 在点云中构建八叉树

一、概述

二、代码实现

2.1关键函数

2.2完整代码

三、实现效果

3.1原始点云

3.2构建后点云

一、概述

        八叉树（Octree）是一种树状数据结构，用于递归地将3D空间分割成较小的立方体。八叉树特别适用于3D计算机图形学、点云处理和空间索引。八叉树的每个节点表示一个正方体的体积元素，每个节点有八个子节点，这八个子节点所表示的体积元素加在一起就等于父节点的体积。一般中心点作为节点的分叉中心。
八叉树的构建原理：
1.初始分割：
        - 开始时，整个3D空间被包含在一个根立方体中。
2.递归分割：
        - 每个立方体（称为一个八叉树节点）被递归地分割成八个子立方体（每个维度一分为二）。
        - 这个过程根据需要进行，直到达到某个预定义的深度或满足某些条件（例如，每个叶节点包含的点数不超过某个阈值）。
3.节点存储：
        - 内部节点存储其子节点的信息。
        - 叶节点存储包含在该立方体中的点或其他数据。

二、代码实现

2.1关键函数

Open3D中的open3d.geometry.Octree可用于创建、搜索、遍历具有用户指定的最大树深度max_depth的八叉树。

convert_from_point_cloud(self, point_cloud, size_expand=0.01)

从点云中构建八叉树

point_cloud：为输入的点云数据
size_expand ：一个小的扩展尺寸，使八叉树比原来的点云边界略大，以容纳所有的点。(默认值为：0.01m)

2.2完整代码

import numpy as np
import open3d as o3d


pcd = o3d.io.read_point_cloud("Chair.pcd")
point = np.asarray(pcd.points)
N = point.shape[0]
# 点云随机着色
pcd.colors = o3d.utility.Vector3dVector(np.random.uniform(0, 1, size=(N, 3)))
# 可视化点云
o3d.visualization.draw_geometries([pcd], window_name="原始点云",
                                  width=1024, height=768,
                                  left=50, top=50)
# 创建八叉树， 树深为9
octree = o3d.geometry.Octree(max_depth=9)
# 从点云中构建八叉树，适当扩展边界0.001m
octree.convert_from_point_cloud(pcd, size_expand=0.001)
# 可视化八叉树
o3d.visualization.draw_geometries([octree], window_name="可视化八叉树",
                                  width=1024, height=768,
                                  left=50, top=50)