PCL教程-PCLPlotter图表可视化类

缺乏、安全感 2022-10-07 06:58 238阅读 0赞

> 原文链接：[https://pcl.readthedocs.io/projects/tutorials/en/latest/pcl\_plotter.html\#pcl-plotter][https_pcl.readthedocs.io_projects_tutorials_en_latest_pcl_plotter.html_pcl-plotter]

# ![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2x1b2xhaWh1YTIwMTg_size_16_color_FFFFFF_t_70][] #

# PCLPlotter类 #

PCLPlotter类提供了非常直接简单的接口用于绘制图表。它内置了所有种类图表的工具库：从多项式函数到直方图，而不用另外的软件（如Matlab）。

下面的代码片段简单是展示了PCLPlotter类的使用：

#include<vector>
    #include<iostream>
    #include<utility>
    #include<pcl/visualization/pcl_plotter.h>
    
    int
    main()
    {
    	//定义一个plottter类
    	pcl::visualization::PCLPlotter * plotter = new pcl::visualization::PCLPlotter();
    
    	//定义一个多项式函数
    	//y=x^2,x^2的下标为1，常数项为0
    	// 0 0 1
    	std::vector<double> func1(3, 0);
    	func1[2] = 1;
    	//将多项式添加进plottter中
    	//X 轴的区间范围：[-10, 10] as the range in X axis and "y = x^2" as title
    	plotter->addPlotData(func1, -10, 10, "y=x^2");
    
    	//显示图表，完成
    	plotter->plot();
    	return 0;
    
    }

运行结果，显示一个简单的y=x^2的曲线：

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2x1b2xhaWh1YTIwMTg_size_16_color_FFFFFF_t_70 1][]

# 基本代码结构 #

PCLPlotter

>     ...
>     //1. 声明绘图对象
>     pcl::visualization::PCLPlotter *plotter = new PCLPlotter ("My Plotter");
>     
>     ...
>     //2. 使用addPlotData() 函数添加绘图所需的函数或者数据
>     plotter->addPlotData();
>     
>     ...
>     //3. 如果需要，还可以设置窗口属性
>     plotter->setWindowSize (900, 600);
>     plotter->setYTitle ("this is my own function");
>     
>     ...
>     //4. 最后调用绘制函数
>     plotter->plot ()

# 绘图自动上色 #

用户可以王addPlotData()函数里传入自己定义的颜色，如果不进行设置，绘图对象plotter将会根据一种颜色模式自动上色。默认的颜色模式是 **vtkColorSeries::SPECTRUM，包含了整个光谱的七种颜色。其他的颜色模式是：**

>  *  `vtkColorSeries::WARM`
>  *  `vtkColorSeries::COOL`
>  *  `vtkColorSeries::BLUES`
>  *  `vtkColorSeries::WILD_FLOWER`
>  *  `vtkColorSeries::CITRUS`

用户可以使用**setColorScheme()**函数来改变颜色模式。为了反映改变颜色模式带来的效果，用户要再调用addPlotData()函数之前调用**setColorScheme()函数。**

# 不同类型的绘图输入 #

## 点对应关系（双数值输入） ##

这是提供输入的最基本方式。坐标（x,y）作为输入，可以在addPlotData中使用std::vector<std::pair>

#include<vector>
    #include<iostream>
    #include<utility>
    #include<pcl/visualization/pcl_plotter.h>
    
    int
    main()
    {
    	//定义一个plottter类
    	pcl::visualization::PCLPlotter * plotter = new pcl::visualization::PCLPlotter();
    	std::vector<std::pair<double, double> > data;
        //设置数据
    	data.push_back({ 1,1 });
    	data.push_back({ 2,2.5 });
    	data.push_back({ 4.9,1.6 });
    	data.push_back({ 5.7,6.7 });
    	data.push_back({ 6.8,4.3 });
    	data.push_back({ 5.8,7.3 });
    	data.push_back({ 2.8,9.3 });
    	data.push_back({ 0.8,2.3 });
    	plotter->addPlotData(data, "test");
    	//显示图表，完成
    	plotter->plot();
    	return 0;
    
    }

运行效果：

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2x1b2xhaWh1YTIwMTg_size_16_color_FFFFFF_t_70 2][]

可以看到，所有的点按照顺序连接在了一起。

双数值的另一种输入方式是通过两个相同长度的数组，输入双数值的X值和Y值。

## 文件输入（表格） ##

与上一个相同，只是用户将对应关系的点存储在文本文件中，以空格隔开形成表格的形式。这是使用MS Excel绘图的一种替代方法。下面是一个非常简单，可执行的示例，展现了MS Excel 绘图的功能：

#include<pcl/visualization/pcl_plotter.h>
    
    int
    main (int argc, char ** argv)
    {
      pcl::visualization::PCLPlotter * plotter = new PCLPlotter ();
      plotter->addPlotData (argv[1]);//文件名为参数传入
      plotter->plot ();
    
      return 0;
    }

data.txt文件中数据（数字之间用空格隔开）：

> 1 2  
> 3 4  
> 5 6  
> 7 8  
> 9 10  
> 8.8 7.7  
> 6.6 5.5  
> 4.4 3.3  
> 2.2 1.1

在命令行中调用exe文件，并传入data.txt的文件名：

![20210617225642471.png][]

显示效果：

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2x1b2xhaWh1YTIwMTg_size_16_color_FFFFFF_t_70 3][]

## 多项式和有理函数 ##

多项式是由系数向量定义的，而有理函数则是由多项式对（分子和分母对）定义的。

std::vector<double>func1(1, 0);
    	func1[0] = 1;//func1多项式为分子，x^0 的系数为1
    	std::vector<double>func2(3, 0);
    	func2[0] = 6; //func2多项式为分母，x ^ 0 的系数为6
    	func2[1] = 1;//x^1 的系数为1
    	func2[2] = 1;//x^2 的系数为1
    	//此时的图形为：func1/func2 = 1/(x^2 + x^1 + 6)
    	//X 轴的区间范围：[-10, 10]
    	plotter->addPlotData(std::make_pair(func1, func2), -10, 10, "1/(x^2 + x^1 + 6)");
    
    	//显示图表，完成
    	plotter->plot();

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2x1b2xhaWh1YTIwMTg_size_16_color_FFFFFF_t_70 4][]

## 自定义的显示函数 ##

用户可以指定自定义的函数运行。f用于描述对应关系：Y=f(X)，形式为回调函数：

double getSquare(double val) {
    	return val * val;
    }
    
    ...
    	plotter->addPlotData(getSquare, -10, 10, "Square");
    	//显示图表，完成
    	plotter->plot();

此时的自定义函数为Y = X \* X:

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2x1b2xhaWh1YTIwMTg_size_16_color_FFFFFF_t_70 5][]

## 添加其他绘图属性和装饰 ##

添加的绘图属性可以是标题，背景颜色和说明等。在plot()函数调用前，可以在任意时候使用这些函数：

plotter->setTitle ("My plot"); //global title
    plotter->setXTitle ("degrees");
    plotter->setYTitle ("cos");
    plotter->setShowLegend (true); //show legends
    ...
    plotter->plot ();

# 其他功能 #

不同于对已定义好的双数值的绘制功能，PCLPlotter还提供了一些重要的绘制功能，其中包括特征直方图绘制功能和类PCLHistogramVisualizer的所有功能。

## 绘制直方图 ##

PCLPlotter就像Matlab提供的hist()函数一样，提供了一个非常方便的直方图绘制函数。它将原始数据按照其频率分类，并将其绘制成条形图。

PCLHistogramVisualizer 是以前版本中绘制直方图的类，所有功能已经被包含在类PCLPlotter中。

## 显示绘图 ##

可以使用plot()函数显示所有的绘制。PCLPlotter同样提供spin()函数，用于动画或者时间更新的显示。

...
    
    //data and callback defined here
    ...
    
    plotter->addPlotData (func1, -10, 10, "y = x^2");
    plotter->spinOnce (2000);    //display the plot for 2 seconds
    
    plotter->clearPlots ();
    plotter->addPlotData (identity,-10, 10,"identity");
    plotter->spinOnce (2000);
    
    plotter->clearPlots ();
    plotter->addPlotData (abs,-5, 5,"abs");
    plotter->spinOnce (2000);
    ...

# 测试用例 #

#include<vector>
    #include<iostream>
    #include<utility>
    #include<cmath>
    #include<pcl/visualization/pcl_plotter.h>
    
    using namespace pcl::visualization;
    
    void
    generateData(double *ax, double *acos, double *asin, int numPoints)
    {
    	double inc = 7.5 / (numPoints - 1);
    	for (int i = 0; i < numPoints; ++i)
    	{
    		ax[i] = i * inc;
    		acos[i] = std::cos(i + inc);
    		asin[i] = sin(i + inc);
    	}
    }
    //-----------------------定义Y= f(X)的回调函数-------------------
    double
    step(double val)
    {
    	if (val > 0)
    		return (double)(int)val;
    	else
    		return (double)((int)val - 1);
    }
    
    double
    identity(double val)
    {
    	return val;
    }
    
    int
    main(int argc, char** argv)
    {
    	//定义一个plottter类
    	pcl::visualization::PCLPlotter * plotter = new pcl::visualization::PCLPlotter();
    
    	//设置一些属性
    	plotter->setShowLegend(true);
    
    	//生成对应点
    	int numPoints = 69;
    	double ax[100], acos[100], asin[100];
    	generateData(ax, acos, asin, numPoints);
    
    	//添加绘制的数据
    	plotter->addPlotData(ax, acos, numPoints, "cos");
    	plotter->addPlotData(ax, asin, numPoints, "sin");
    
    	//显示3秒
    	plotter->spinOnce(3000);
    	plotter->clearPlots();
    
    	//-------------绘制隐式函数和自定义函数-------------------
    	//设置Y轴区域
    	plotter->setYRange(-10, 10);
    
    	//定义多项式
    	std::vector<double> func1(1, 0);
    	func1[0] = 1;//y=1
    	std::vector<double> func2(3, 0);
    	func2[2] = 1;//y=x^2
    
    	plotter->addPlotData(std::make_pair(func1, func2), -10, 10, "y = 1/x^2", 100, vtkChart::POINTS);
    	plotter->spinOnce(2000);
    
    	plotter->addPlotData(func2, -10, 10, "y = x^2");
    	plotter->spinOnce(2000);
    
    	//callbacks
    	plotter->addPlotData(identity, -10, 10, "identity");
    	plotter->spinOnce(2000);
    
    	plotter->addPlotData(std::abs, -10, 10, "abs");
    	plotter->spinOnce(2000);
    
    	plotter->addPlotData(step, -10, 10, "step", 100, vtkChart::POINTS);
    	plotter->spinOnce(2000);
    
    	plotter->clearPlots();
    
    	//一个简单的动画
    	std::vector<double> fsq(3, 0);
    	fsq[2] = -100;//y=x^2;
    	while (!plotter->wasStopped())
    	{
    		if (fsq[2] == 100) fsq[2] = -100;
    		fsq[2]++;
    		char str[50];
    		//sprintf(str, "y=%dx^2", (int)fsq[2]);
    		plotter->addPlotData(fsq, -10, 10, str);
    
    		plotter->spinOnce(100);
    		plotter->clearPlots();
    	}
    	return 0;
    
    }

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2x1b2xhaWh1YTIwMTg_size_16_color_FFFFFF_t_70 6][]

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2x1b2xhaWh1YTIwMTg_size_16_color_FFFFFF_t_70 7][]

[https_pcl.readthedocs.io_projects_tutorials_en_latest_pcl_plotter.html_pcl-plotter]: https://pcl.readthedocs.io/projects/tutorials/en/latest/pcl_plotter.html#pcl-plotter
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