PCD（点云数据）文件格式
本节描述PCD（点云数据）文件格式。
为什么用一种新的文件格式？
PCD文件格式并非白费力气地做重复工作，现有的文件结构因本身组成的原因不支持由PCL库引进n维点类型机制处理过程中的某些扩展，而PCD文件格式能够很好地补足这一点。PCD不是第一个支持3D点云数据的文件类型，尤其是计算机图形学和计算几何学领域，已经创建了很多格式来描述任意多边形和激光扫描仪获取的点云。包括下面几种格式：
PLY是一种多边形文件格式，由Stanford大学的Turk等人设计开发；
STL是3D Systems公司创建的模型文件格式，主要应用于CAD、CAM领域；
OBJ是从几何学上定义的文件格式，首先由Wavefront Technologies开发；
X3D是符合ISO标准的基于XML的文件格式，表示3D计算机图形数据；
其他许多种格式。
以上所有的文件格式都有缺点，在下一节会讲到。这是很自然的，因为它们是在不同时间为了不同的使用目的所创建的，那时今天的新的传感器技术和算法都还没有发明出来。
PCD版本
在点云库（PCL）1.0版本发布之前，PCD文件格式有不同的修订号。这些修订号用PCD_Vx来编号（例如，PCD_V5、PCD_V6、PCD_V7等等），代表PCD文件的0.x版本号。然而PCL中PCD文件格式的正式发布是0.7版本（PCD_V7）。
文件头格式
每一个PCD文件包含一个文件头，它确定和声明文件中存储的点云数据的某种特性。PCD文件头必须用ASCII码来编码。PCD文件中指定的每一个文件头字段以及ascii点数据都用一个新行（\n）分开了，从0.7版本开始，PCD文件头包含下面的字段：
·VERSION –指定PCD文件版本
·FIELDS –指定一个点可以有的每一个维度和字段的名字。例如：
FIELDS x y z # XYZ data
FIELDS x y z rgb # XYZ + colors
FIELDS x y z normal_xnormal_y normal_z # XYZ + surface normals
FIELDS j1 j2 j3 # moment invariants
...
·SIZE –用字节数指定每一个维度的大小。例如：
unsigned char/char has 1 byte
unsigned short/short has 2 bytes
unsignedint/int/float has 4 bytes
double has 8 bytes
·TYPE –用一个字符指定每一个维度的类型。现在被接受的类型有：
I –表示有符号类型int8（char）、int16（short）和int32（int）；
U – 表示无符号类型uint8（unsigned char）、uint16（unsigned short）和uint32（unsigned int）；
F –表示浮点类型。
·COUNT –指定每一个维度包含的元素数目。例如，x这个数据通常有一个元素，但是像VFH这样的特征描述子就有308个。实际上这是在给每一点引入n维直方图描述符的方法，把它们当做单个的连续存储块。默认情况下，如果没有COUNT，所有维度的数目被设置成1。
·WIDTH –用点的数量表示点云数据集的宽度。根据是有序点云还是无序点云，WIDTH有两层解释：
1)它能确定无序数据集的点云中点的个数（和下面的POINTS一样）；
2)它能确定有序点云数据集的宽度（一行中点的数目）。
注意：有序点云数据集，意味着点云是类似于图像（或者矩阵）的结构，数据分为行和列。这种点云的实例包括立体摄像机和时间飞行摄像机生成的数据。有序数据集的优势在于，预先了解相邻点（和像素点类似）的关系，邻域操作更加高效，这样就加速了计算并降低了PCL中某些算法的成本。
例如：
WIDTH 640 # 每行有640个点
·HEIGHT –用点的数目表示点云数据集的高度。类似于WIDTH ，HEIGHT也有两层解释：
1)它表示有序点云数据集的高度（行的总数）；
2)对于无序数据集它被设置成1（被用来检查一个数据集是有序还是无序）。
有序点云例子：
WIDTH 640 # 像图像一样的有序结构，有640行和480列，
HEIGHT 480 # 这样该数据集中共有640*480=307200个点
无序点云例子：
WIDTH 307200
HEIGHT 1 # 有307200个点的无序点云数据集
·VIEWPOINT–指定数据集中点云的获取视点。VIEWPOINT有可能在不同坐标系之间转换的时候应用，在辅助获取其他特征时也比较有用，例如曲面法线，在判断方向一致性时，需要知道视点的方位，
视点信息被指定为平移（txtytz）+四元数（qwqxqyqz）。默认值是：
VIEWPOINT 0 0 0 1 0 0 0
·POINTS–指定点云中点的总数。从0.7版本开始，该字段就有点多余了，因此有可能在将来的版本中将它移除。
例子：
POINTS 307200 #点云中点的总数为307200
·DATA –指定存储点云数据的数据类型。从0.7版本开始，支持两种数据类型：ascii和二进制。查看下一节可以获得更多细节。
注意：文件头最后一行（DATA）的下一个字节就被看成是点云的数据部分了，它会被解释为点云数据。
警告：PCD文件的文件头部分必须以上面的顺序精确指定，也就是如下顺序：
VERSION、FIELDS、SIZE、TYPE、COUNT、WIDTH、HEIGHT、VIEWPOINT、POINTS、DATA
之间用换行隔开。
数据存储类型
在0.7版本中，.PCD文件格式用两种模式存储数据：
如果以ASCII形式，每一点占据一个新行：
p_1
p_2
...
p_n
注意：从PCL 1.0.1版本开始，用字符串“nan”表示NaN，此字符表示该点的值不存在或非法等。
如果以二进制形式，这里数据是数组（向量）pcl::PointCloud.points的一份完整拷贝，在Linux系统上，我们用mmap/munmap操作来尽可能快的读写数据，存储点云数据可以用简单的ascii形式，每点占据一行，用空格键或Tab键分开，没有其他任何字符。也可以用二进制存储格式，它既简单又快速，当然这依赖于用户应用。ascii格式允许用户打开点云文件，使用例如gunplot这样的标准软件工具更改点云文件数据，或者用sed、awk等工具来对它们进行操作。
相对其他文件格式的优势
用PCD作为（另一种）文件格式可能被看成是没有必要的一项工作。但实际中，情况不是这样的，因为上面提到的文件格式无一能提高PCD文件的适用性和速度。PCD文件格式包括以下几个明显的优势：
l 存储和处理有序点云数据集的能力——这一点对于实时应用，例如增强现实、机器人学等领域十分重要；
l 二进制mmap/munmap数据类型是把数据下载和存储到磁盘上最快的方法；
l 存储不同的数据类型（支持所有的基本类型：char，short，int，float，double）——使得点云数据在存储和处理过程中适应性强并且高效，其中无效的点的通常存储为NAN类型；
l 特征描述子的n维直方图——对于3D识别和计算机视觉应用十分重要。
另一个优势是通过控制文件格式，我们能够使其最大程度上适应PCL，这样能获得PCL应用程序的最好性能，而不用把一种不同的文件格式改变成PCL的内部格式，这样的话通过转换函数会引起额外的延时。
注意：尽管PCD（点云数据）是PCL中的内部文件格式，pcl_io库也提供在前面提到的所有其他文件格式中保存和加载数据。
例子
# .PCD v.7 - Point Cloud Data file format VERSION .7 FIELDS x y z rgb SIZE 4 4 4 4 TYPE F F F F COUNT 1 1 1 1 WIDTH 213 HEIGHT 1 VIEWPOINT 0 0 0 1 0 0 0 POINTS 213 DATA ascii 0.93773 0.33763 0 4.2108e+06 0.90805 0.35641 0 4.2108e+06 0.81915 0.32 0 4.2108e+06 0.97192 0.278 0 4.2108e+06 0.944 0.29474 0 4.2108e+06 0.98111 0.24247 0 4.2108e+06 0.93655 0.26143 0 4.2108e+06 0.91631 0.27442 0 4.2108e+06 0.81921 0.29315 0 4.2108e+06 0.90701 0.24109 0 4.2108e+06 0.83239 0.23398 0 4.2108e+06 0.99185 0.2116 0 4.2108e+06 0.89264 0.21174 0 4.2108e+06 0.85082 0.21212 0 4.2108e+06 0.81044 0.32222 0 4.2108e+06 0.74459 0.32192 0 4.2108e+06 0.69927 0.32278 0 4.2108e+06 0.8102 0.29315 0 4.2108e+06 0.75504 0.29765 0 4.2108e+06 0.8102 0.24399 0 4.2108e+06 0.74995 0.24723 0 4.2108e+06 0.68049 0.29768 0 4.2108e+06 0.66509 0.29002 0 4.2108e+06 0.69441 0.2526 0 4.2108e+06 0.62807 0.22187 0 4.2108e+06 0.58706 0.32199 0 4.2108e+06 0.52125 0.31955 0 4.2108e+06 0.49351 0.32282 0 4.2108e+06 0.44313 0.32169 0 4.2108e+06 0.58678 0.2929 0 4.2108e+06 0.53436 0.29164 0 4.2108e+06 0.59308 0.24134 0 4.2108e+06 0.5357 0.2444 0 4.2108e+06 0.50043 0.31235 0 4.2108e+06 0.44107 0.29711 0 4.2108e+06 0.50727 0.22193 0 4.2108e+06 0.43957 0.23976 0 4.2108e+06 0.8105 0.21112 0 4.2108e+06 0.73555 0.2114 0 4.2108e+06 0.69907 0.21082 0 4.2108e+06 0.63327 0.21154 0 4.2108e+06 0.59165 0.21201 0 4.2108e+06 0.52477 0.21491 0 4.2108e+06 0.49375 0.21006 0 4.2108e+06 0.4384 0.19632 0 4.2108e+06 0.43425 0.16052 0 4.2108e+06 0.3787 0.32173 0 4.2108e+06 0.33444 0.3216 0 4.2108e+06 0.23815 0.32199 0 4.808e+06 0.3788 0.29315 0 4.2108e+06 0.33058 0.31073 0 4.2108e+06 0.3788 0.24399 0 4.2108e+06 0.30249 0.29189 0 4.2108e+06 0.23492 0.29446 0 4.808e+06 0.29465 0.24399 0 4.2108e+06 0.23514 0.24172 0 4.808e+06 0.18836 0.32277 0 4.808e+06 0.15992 0.32176 0 4.808e+06 0.08642 0.32181 0 4.808e+06 0.039994 0.32283 0 4.808e+06 0.20039 0.31211 0 4.808e+06 0.1417 0.29506 0 4.808e+06 0.20921 0.22332 0 4.808e+06 0.13884 0.24227 0 4.808e+06 0.085123 0.29441 0 4.808e+06 0.048446 0.31279 0 4.808e+06 0.086957 0.24399 0 4.808e+06 0.3788 0.21189 0 4.2108e+06 0.29465 0.19323 0 4.2108e+06 0.23755 0.19348 0 4.808e+06 0.29463 0.16054 0 4.2108e+06 0.23776 0.16054 0 4.808e+06 0.19016 0.21038 0 4.808e+06 0.15704 0.21245 0 4.808e+06 0.08678 0.21169 0 4.808e+06 0.012746 0.32168 0 4.808e+06 -0.075715 0.32095 0 4.808e+06 -0.10622 0.32304 0 4.808e+06 -0.16391 0.32118 0 4.808e+06 0.00088411 0.29487 0 4.808e+06 -0.057568 0.29457 0 4.808e+06 -0.0034333 0.24399 0 4.808e+06 -0.055185 0.24185 0 4.808e+06 -0.10983 0.31352 0 4.808e+06 -0.15082 0.29453 0 4.808e+06 -0.11534 0.22049 0 4.808e+06 -0.15155 0.24381 0 4.808e+06 -0.1912 0.32173 0 4.808e+06 -0.281 0.3185 0 4.808e+06 -0.30791 0.32307 0 4.808e+06 -0.33854 0.32148 0 4.808e+06 -0.21248 0.29805 0 4.808e+06 -0.26372 0.29905 0 4.808e+06 -0.22562 0.24399 0 4.808e+06 -0.25035 0.2371 0 4.808e+06 -0.29941 0.31191 0 4.808e+06 -0.35845 0.2954 0 4.808e+06 -0.29231 0.22236 0 4.808e+06 -0.36101 0.24172 0 4.808e+06 -0.0034393 0.21129 0 4.808e+06 -0.07306 0.21304 0 4.808e+06 -0.10579 0.2099 0 4.808e+06 -0.13642 0.21411 0 4.808e+06 -0.22562 0.19323 0 4.808e+06 -0.24439 0.19799 0 4.808e+06 -0.22591 0.16041 0 4.808e+06 -0.23466 0.16082 0 4.808e+06 -0.3077 0.20998 0 4.808e+06 -0.3413 0.21239 0 4.808e+06 -0.40551 0.32178 0 4.2108e+06 -0.50568 0.3218 0 4.2108e+06 -0.41732 0.30844 0 4.2108e+06 -0.44237 0.28859 0 4.2108e+06 -0.41591 0.22004 0 4.2108e+06 -0.44803 0.24236 0 4.2108e+06 -0.50623 0.29315 0 4.2108e+06 -0.50916 0.24296 0 4.2108e+06 -0.57019 0.22334 0 4.2108e+06 -0.59611 0.32199 0 4.2108e+06 -0.65104 0.32199 0 4.2108e+06 -0.72566 0.32129 0 4.2108e+06 -0.75538 0.32301 0 4.2108e+06 -0.59653 0.29315 0 4.2108e+06 -0.65063 0.29315 0 4.2108e+06 -0.59478 0.24245 0 4.2108e+06 -0.65063 0.24399 0 4.2108e+06 -0.70618 0.29525 0 4.2108e+06 -0.76203 0.31284 0 4.2108e+06 -0.70302 0.24183 0 4.2108e+06 -0.77062 0.22133 0 4.2108e+06 -0.41545 0.21099 0 4.2108e+06 -0.45004 0.19812 0 4.2108e+06 -0.4475 0.1673 0 4.2108e+06 -0.52031 0.21236 0 4.2108e+06 -0.55182 0.21045 0 4.2108e+06 -0.5965 0.21131 0 4.2108e+06 -0.65064 0.2113 0 4.2108e+06 -0.72216 0.21286 0 4.2108e+06 -0.7556 0.20987 0 4.2108e+06 -0.78343 0.31973 0 4.2108e+06 -0.87572 0.32111 0 4.2108e+06 -0.90519 0.32263 0 4.2108e+06 -0.95526 0.34127 0 4.2108e+06 -0.79774 0.29271 0 4.2108e+06 -0.85618 0.29497 0 4.2108e+06 -0.79975 0.24326 0 4.2108e+06 -0.8521 0.24246 0 4.2108e+06 -0.91157 0.31224 0 4.2108e+06 -0.95031 0.29572 0 4.2108e+06 -0.92223 0.2213 0 4.2108e+06 -0.94979 0.24354 0 4.2108e+06 -0.78641 0.21505 0 4.2108e+06 -0.87094 0.21237 0 4.2108e+06 -0.90637 0.20934 0 4.2108e+06 -0.93777 0.21481 0 4.2108e+06 0.22244 -0.0296 0 4.808e+06 0.2704 -0.078167 0 4.808e+06 0.24416 -0.056883 0 4.808e+06 0.27311 -0.10653 0 4.808e+06 0.26172 -0.10653 0 4.808e+06 0.2704 -0.1349 0 4.808e+06 0.24428 -0.15599 0 4.808e+06 0.19017 -0.025297 0 4.808e+06 0.14248 -0.02428 0 4.808e+06 0.19815 -0.037432 0 4.808e+06 0.14248 -0.03515 0 4.808e+06 0.093313 -0.02428 0 4.808e+06 0.044144 -0.02428 0 4.808e+06 0.093313 -0.03515 0 4.808e+06 0.044144 -0.03515 0 4.808e+06 0.21156 -0.17357 0 4.808e+06 0.029114 -0.12594 0 4.2108e+06 0.036583 -0.15619 0 4.2108e+06 0.22446 -0.20514 0 4.808e+06 0.2208 -0.2369 0 4.808e+06 0.2129 -0.208 0 4.808e+06 0.19316 -0.25672 0 4.808e+06 0.14497 -0.27484 0 4.808e+06 0.030167 -0.18748 0 4.2108e+06 0.1021 -0.27453 0 4.808e+06 0.1689 -0.2831 0 4.808e+06 0.13875 -0.28647 0 4.808e+06 0.086993 -0.29568 0 4.808e+06 0.044924 -0.3154 0 4.808e+06 -0.0066125 -0.02428 0 4.808e+06 -0.057362 -0.02428 0 4.808e+06 -0.0066125 -0.03515 0 4.808e+06 -0.057362 -0.03515 0 4.808e+06 -0.10653 -0.02428 0 4.808e+06 -0.15266 -0.025282 0 4.808e+06 -0.10653 -0.03515 0 4.808e+06 -0.16036 -0.037257 0 4.808e+06 0.0083286 -0.1259 0 4.2108e+06 0.0007442 -0.15603 0 4.2108e+06 -0.1741 -0.17381 0 4.808e+06 -0.18502 -0.02954 0 4.808e+06 -0.20707 -0.056403 0 4.808e+06 -0.23348 -0.07764 0 4.808e+06 -0.2244 -0.10653 0 4.808e+06 -0.23604 -0.10652 0 4.808e+06 -0.20734 -0.15641 0 4.808e+06 -0.23348 -0.13542 0 4.808e+06 0.0061083 -0.18729 0 4.2108e+06 -0.066235 -0.27472 0 4.808e+06 -0.17577 -0.20789 0 4.808e+06 -0.10861 -0.27494 0 4.808e+06 -0.15584 -0.25716 0 4.808e+06 -0.0075775 -0.31546 0 4.808e+06 -0.050817 -0.29595 0 4.808e+06 -0.10306 -0.28653 0 4.808e+06 -0.1319 -0.2831 0 4.808e+06 -0.18716 -0.20571 0 4.808e+06 -0.18369 -0.23729 0 4.808e+06
英文原文：https://pointclouds.org/documentation/tutorials/pcd_file_format.html
