【PCL入門】 Point Cloud Library について

PCLはまだまだ英語の文献の方が多いと思うので、個人的に学んだことを何回かに分けて投稿しようと思います。

次のような読者を想定しています。

ですので、分かる人にとっては冗長な説明ばかりかもしれません。

ちなみに、真の目的をぶっちゃけて言うと「私が大学の研究室でやっていたことを、将来誰かが引き継がなきゃいけなくなったときに見てもらうための覚書」です

ポイントクラウド（point cloud, 点群）を処理するためのライブラリです。主に3次元の点群です。元々はROSというロボットビジョンに含まれていたプロジェクトが独立したもののようです（多分）。

物体などを点の集合で表現したものです。point cloud でイメージ検索してみればわかると思います。

本ブログでは、下記のツールやライブラリを用いてPCLを利用する場合の説明をします。
（PCLを使うには必ずこれでなくてはならないというわけでなく、他の何かで代替してもよいです。）

PCLではいろいろな固有名詞が出てきます。

PCLはいろいろなライブラリを利用して処理しています。以下に列挙します。
上4つはPCLを使う場合は必ず用意しなくてはいけないライブラリです。

Boost (PCL必須ライブラリ)
- C/C++標準ライブラリには実装されていないが、よく使われる処理をライブラリにしたもの
- 例えば、C/C++で「カンマで文字列を分割」したい場合自分で実装しなければならないが、Boostを使えば1行書くだけでよい

FLANN (PCL必須ライブラリ)
- Fast Library for Approximate Nearest Neighbors の略
- 近傍点探索のライブラリ
- PCLの中では例えばKdTree(kd木)などで使われている

VTK (PCL必須ライブラリ)
- Visualization Toolkit の略
- 可視化のためのライブラリ
- PCLではビューワ等で使われている

Qhull
- 凸包 (Convex Hull、イメージ検索してみてください) を計算するライブラリ
- QuickHull [Barber et al, 1996] という計算方法が実装されている
- PCLでは凸包や凹包(Concave Hull)の計算に使われている

OpenNI
- Microsoft Kinect for XBOX や ASUS Xtion 等のNUI(Natural User Interface)デバイスを叩くためのライブラリ
- 開発元がAppleに買収されたため、提供中止
  - オープンソースのKinectドライバOpenNI、提供終了へ。Appleによる買収が影響？ | スラッシュドット・ジャパンオープンソース
- PCLのダウンロードサイトに古いものが置いてあるので、それを使う
- OpenNI と OpenNI2 の2種類があるが、PCLではOpenNIにしかまだ対応していないよう

OpenMP
- 並列計算のライブラリ
- とっても雑に言えば、計算時間を短縮させられる
- PCLではOpenMPを利用したモジュールと利用していないモジュールの両方が用意されている場合が多い
  - 例えば、法線方向推定モジュール pcl::NormalEstimation と、それのOpenMP対応版 pcl::NormalEstimationOMP 等
- Visual Studio の場合、Express (無料版) だとそのままではOpenMPが使えない
  - OpenMP Visual Studio C++ 2008 2010 Express - 山口屋〜活動日誌〜

CUDA
- NVIDIA製のGPUを制御するためのC言語ライブラリ
- 使用するコンピュータにNVIDIA製のGPUが載っていないと使えない
- PCLでは Kinfu (KinectFusion) デモアプリ等に使われている
  - KinectFusion: Kinectを使った3Dモデリングアプリケーション

WinPcap
- ネットワークに流れるパケットを取得するライブラリ
- PCLでは一部のセンサからポイントクラウドを取得するために必要
  - Velodyne HDL-32e

CMake
- コンパイラ非依存のビルド自動化ツール
- CMakeLists.txt という1つのファイルさえ用意すれば、Visual Studio, xcode, make 等それぞれにあったプロジェクトファイルが作成可能

次回はPCLを使えるようにするまで（PCLのインストール）を紹介したいと思います。

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