LidarView之自定义解析器

介绍

LidarView是由Kitware开发的针对激光雷达点云展示、数据分析处理的3D软件，它是一个开源的项目，目前适配的雷达厂商有Velodyne、Ouster、HeSai、速腾聚创等；这个软件的前身是paraview，也是一个开源项目；LidarView通过复用paraview的核心组件来实现获取、解析、处理、渲染、展示3D点云数据，其实它本身的代码量并不多，整个框架有点类似于前后端实现：前端是用python写的，后端是调用C++来完成数据获取、处理、渲染、展示；想要定制开发LidarView软件，首先要解决解析器的问题，根据雷达厂商的点云协议开发对应的解析器，解析器的路径：Plugins\XxxPlugin\Plugin\XxxLidar\XxxPacketInterpreter

虚函数

关键的几个虚函数：

void LoadCalibration(const std::string& filename) override;

bool PreProcessPacket(unsigned char const * data, unsigned int dataLength, fpos_t filePosition = fpos_t(), double packetNetworkTime = 0, std::vector<FrameInformation>* frameCatalog = nullptr) override;

bool IsLidarPacket(unsigned char const * data, unsigned int dataLength) override;

void ProcessPacket(unsigned char const * data, unsigned int dataLength) override;

std::string GetSensorInformation(bool shortVersion = false) override;

vtkSmartPointer<vtkPolyData> CreateNewEmptyFrame(vtkIdType numberOfPoints, vtkIdType prereservedNumberOfPoints = 60000) override;

加载原始的标定配置文件，这个文件是LiDAR初始校正文件，跟算法密切相关，默认是用JSON格式的数据文件

1	void LoadCalibration(const std::string& filename) override;

包数据预处理，将buffer转化成数据包，获取分帧信息

bool PreProcessPacket(unsigned char const *data, unsigned int dataLength, fpos_t filePosition = fpos_t(), double packetNetworkTime = 0, std::vector<FrameInformation> *frameCatalog = nullptr) override;

包数据校验（跟点云协议密切相关）

1	bool IsLidarPacket(unsigned char const * data, unsigned int dataLength) override;

packet解包，解析成可视化的VTK三位数据

1	void ProcessPacket(unsigned char const * data, unsigned int dataLength) override;

自定义解析器名称

1	std::string GetSensorInformation(bool shortVersion = false) override;

给新的一帧数据划定缓冲

1	vtkSmartPointer<vtkPolyData> CreateNewEmptyFrame(vtkIdType numberOfPoints, vtkIdType prereservedNumberOfPoints = 60000) override;

数据结构

原始点云帧的数据结构分为三个部分：header、blocks、tail

#pragma pack(push, 1)
//! @brief class representing the Xxx Packet
struct XxxPacket {
  XxxHeader header;
  XxxBlock blocks[Xxx_BLOCK_NUM];
  XxxTail tail;
};
#pragma pack(pop)

点云3D数据容器：

vtkSmartPointer<vtkPoints> Points;
vtkSmartPointer<vtkDoubleArray> PointsX;
vtkSmartPointer<vtkDoubleArray> PointsY;
vtkSmartPointer<vtkDoubleArray> PointsZ;
vtkSmartPointer<vtkDoubleArray> Azimuth;
vtkSmartPointer<vtkDoubleArray> Elevation;
vtkSmartPointer<vtkUnsignedIntArray> PointID;
vtkSmartPointer<vtkUnsignedCharArray> LaserID;
vtkSmartPointer<vtkUnsignedCharArray> Intensities;
vtkSmartPointer<vtkDoubleArray> Timestamps;
vtkSmartPointer<vtkDoubleArray> Distances;

流程分析

整个解析器的数据处理流程如下：

unsigned char const * data
自定义packet
解析时间戳信息
解析分帧信息
极坐标数据转化位笛卡尔坐标系数据
解析自定义点云数据（laserID、intensity、帧ID等）
往vtkPolyData类型里边填充三维坐标信息

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