PCL中的OpenNI点云获取框架(OpenNI Grabber Framework in PCL)

　　从PCL 1.0开始，PCL（三维点云处理库Point Cloud Library）提供了一个通用采集接口，这样可以方便地连接到不同的设备及其驱动、文件格式和其他数据源。PCL集成的第一个数据获取驱动是OpenNI Grabber，它使得从OpenNI兼容的设备请求数据流变得十分通用和简单。

　　目前PCL最新的1.8.0版本需要自行编译，而官网上的PCL 1.6.0 All-in-one Installer只支持OpenNI 1。由于我使用的奥比中光3D摄像头只支持OpenNI 2，因此必须使用PCL 1.8.0版本。从源代码开始编译可以参考官网教程Compiling from source，为了图省事我找到一个别人编译好的PCL 1.8.0 All-in-one Installer。

　　将PCL 1.8.0 All-in-one Installer MSVC2013 Win64下载并安装在默认的C盘路径下“C:\Program Files\PCL 1.8.0”，OpenNI2也装到默认路径下（注意最好安装到默认了路径下，否则可能出现一些问题）。安装好后可以参考官网的教程The OpenNI Grabber Framework in PCL，实现3D点云实时获取。不过官网的教程还停留在OpenNI 1。而在OpenNI 2中OpenNIGrabber()函数的调用方式有所不同，如下所示：

// OpenNI 1:
pcl::Grabber* interface = new pcl::OpenNIGrabber();  　　//  #include <pcl/io/openni_grabber.h>

// OpenNI 2:
pcl::Grabber* interface = new pcl::io::OpenNIGrabber();  //  #include <pcl/io/openni2_grabber.h>

　　注意相应的头文件也要改变。通过下面简单的代码，可以实现从3D体感摄像头中读取深度信息，并实时显示3D点云：

#include <pcl/io/openni2_grabber.h>
#include <pcl/visualization/cloud_viewer.h>

class SimpleOpenNIViewer
{
public:
    SimpleOpenNIViewer() : viewer("PCL OpenNI Viewer") {}  // Construct a cloud viewer, with a window name
    
    // 定义回调函数cloud_cb_,获取到数据时对数据进行处理
    void cloud_cb_(const pcl::PointCloud<pcl::PointXYZ>::ConstPtr &cloud)
    {
        if (!viewer.wasStopped()) // Check if the gui was quit. true if the user signaled the gui to stop
            viewer.showCloud(cloud);
    }

    void run()
    {
        // create a new grabber for OpenNI devices
        pcl::Grabber* interface = new pcl::io::OpenNI2Grabber();

        // make callback function from member function
        boost::function<void(const pcl::PointCloud<pcl::PointXYZ>::ConstPtr&)> f =
            boost::bind(&SimpleOpenNIViewer::cloud_cb_, this, _1);

         // connect callback function for desired signal
        boost::signals2::connection c = interface->registerCallback(f);

        // start receiving point clouds
        interface->start();

        while (!viewer.wasStopped())
        {
            boost::this_thread::sleep(boost::posix_time::seconds(1));
        }

        // Stop the data acquisition
        interface->stop();
    }

    pcl::visualization::CloudViewer viewer;
};


int main()
{
    SimpleOpenNIViewer v;
    
    v.run();
    
    return 0;
}

　　上面代码中SimpleOpenNIViewer的run()函数首先创建了一个新的OpenNI2Grabber接口。接下来用回调函数cloud_cb_地址创建boost::bind对象，给SimpleOpenNIViewer传递一个引用和参数_1作为占位符。The bind then gets casted to a boost::function object which is templated on the callback function type, in this case void (const pcl::PointCloud<pcl::PointXYZ>::ConstPtr&). The resulting function object can the be registered with the OpenNIGrabber and subsequently started. 

　　OpenNIGrabber提供不止一种数据类型，我们可以注册下面几种类型的回调函数：

　　1. void (const boost::shared_ptr<const pcl::PointCloud<pcl::PointXYZRGB> >&)

　　2. void (const boost::shared_ptr<const pcl::PointCloud<pcl::PointXYZ> >&)

　　3. void (const boost::shared_ptr<openni_wrapper::Image>&)  这仅仅提供内置摄像头生成的RGB图像

　　4. void (const boost::shared_ptr<openni_wrapper::DepthImage>&)  这个提供深度图像，不带任何颜色或者亮度信息。

　　5. void (const boost::shared_ptr<openni_wrapper::Image>&, const boost::shared_ptr<openni_wrapper::DepthImage>&, float constant) 采集器会发送RGB图像和深度图像

　　注意：所有需要深度图像和RGB图像流的回调函数类型都会启用一个同步机制，它能保证图像和深度数据的一致。这样引入了一个小的时延，因为同步机制在发送第一张图像之前至少需要等待采集到一组图片。

　　调用registerCallback将返回一个boost::signals2::connection对象，上面的例子里我们忽略掉了它。然而，如果你想要中断或者取消一个或多个注册数据流，只需要断开与回调函数的连接，而不用停止整个采集器，这样其他还在进行处理的回调函数可以正常工作：

boost::signals2::connection c = interface (registerCallback (f));

// ...

if (c.connected ())
  c.disconnect ();

　　下面通过CMake创建工程文件：

cmake_minimum_required(VERSION 2.8 FATAL_ERROR)

project(openni_grabber)

find_package(PCL 1.8 REQUIRED)

include_directories(${PCL_INCLUDE_DIRS})
link_directories(${PCL_LIBRARY_DIRS})
add_definitions(${PCL_DEFINITIONS})

add_executable (openni_grabber openni_grabber.cpp)
target_link_libraries (openni_grabber ${PCL_LIBRARIES})

　　从这里开始我遇到了很多奇怪的问题：

　　1. 一开始我使用CMake生成VS2010的工程文件，可是在生成工程文件过程中总是出现“common is required but boost was not found”错误：

　　按照网上提出的修改CMake文件等方式还是不管用，后来有人说是因为版本问题，应该对应的选择生成VS2013工程文件。

　　2. 我又装了一个VS2013，这次选择生成VS2013工程文件，生成过程中出现了一些警告信息，如OPENNI_LIBRARY-NOTFOUND等，忽略这些信息；

　　打开成功生成的工程文件，进行编译：

　　可是在生成解决方案时，出现了这种错误: fatal error C1001: 编译器中发生内部错误。1>  (编译器文件“msc1.cpp”，第 1325 行)

　　网上查找原因，说是VS2013编译器的Bug，需要安装Microsoft Visual Studio 2013 Update 5（适用于Visual Studio 2013的一系列新增功能和Bug修复中的最新更新）。这个更新的安装过程比较漫长...怎么安装这个更新可以参考百度知道：怎样更新VS2013 update 5

　　更新装完后再重新生成就可以了，下面是通过获取摄像头探测到的深度信息生成的3D点云：

 

 

 

参考：

The OpenNI Grabber Framework in PCL

PCL中的OpenNI点云获取框架

Capture Point Cloud with PCL 1.8 and Kinect 

PCL-1.8.0 All In One安装配置

http://unanancyowen.com/en/pcl18/

pcl/visualization/tools/openni2_viewer.cpp