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PCL点云库--点的类型

PCL带有多种预定义的点类型，包括XYZ数据、SEE结构和更复杂的n维直方图表示形式。这些类型应该足以支持PCL中实现的所有算法和方法，但是在某种情况下，用户希望定义新的类型。

1、为何是PointT类型

在早期，对于点云的共识是他是一种复杂的n维机构，需要能够表示不同类型的信息。但是，用户应该知道并且理解需要传递哪些类型的信息，以便于代码的理解、调试和优化。
一个简单的例子是-->对XYZ数据的简单操作。对于启用了SSE的处理器，最有效的方法是将3个维度存储为浮点数，然后再添加一个用于填充的浮点数。

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 struct PointXYZ
{
  float x;
  float y;
  float z;
  float padding;
};
但是，作为示例，如果用户正在考虑在嵌入式平台上编译PCL，这样的结构可能会浪费内存。因此，可以使用没有最后一个浮点数的更简单的PointXYZ结构。
此外，如果您的应用程序要求PointXYZPRGBNormal包含每个点的三维坐标、颜色信息和表面法线，则用上述方法定义的结构而言，都是很容易表示的。由于PCL中所有算法都应该是模块化的，因此除了结构定义外，无需进行其他更改。

2、PCL提供了那些PointT类型

为了尽可能的涵盖我们可能想到的所有可能情况，我们在PCL中定义了许多点类型，在我们去定义自己的点类型前，我们最好查看一下现有的点列表，有可能我们需要的点类型已经存在了。

1）PointXYZ：float  x,y,z
    这是最常用的数据类型之一，因为他仅包含了三维x,y,z坐标信息。三个浮点数用一个附加的浮点数填充来进行SSE对齐。用户可以通过points[i].data[0]或points[i].x以访问x坐标。

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union
{
    float data[4];
      struct
      {
        float x;
        float y;
        float z;
      };
};
2）PointXYZI：float x,y,z,intensity(强度)
     简单的XYZ+强度的点类型。在理想情况下，这四个成员变量将创建一个于SSE对齐的单一结构。但是，由于大多数的点操作会将data[4]数组的最后一个分量设置为0或1（用于转换），因此我们不能
     使强度成为统一结构的成员，因为其内容将被覆盖。例如，两个点之间的点积会将其第四个分量设置为0，否则该点积就没有意义了，以此类推。
     因此，为了SS3对齐，我们用3个额外的浮点填充强度。做这样的处理有可能在存储处理方面效率低下，但是在内存对齐方法则表现良好。

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union
        {
          float data[4];
          struct
          {
            float x;
            float y;
            float z;
          };
        };
union
        {
          struct
          {
            float intensity;
          };
          float data_c[4];
        };
3）PointXYZRGBA：float x,y,z; std::unint32_t rgba
     与PointXYZI相似，不同之处在于rgba包含打包成无符号32位整数的RGBA信息。由于使用了联合声明，还可以按照名称分别访问颜色通道。

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 union
{
  float data[4];
  struct
  {
    float x;
    float y;
    float z;
  };
};
union
{
  union
  {
    struct
    {
      std::uint8_t b;
      std::uint8_t g;
      std::uint8_t r;
      std::uint8_t a;
    };
    float rgb;
  };
  std::uint32_t rgba;
};
4）PointXYZRGB：float x,y,z;std::uint32_t rgba;
        与PointXYZRGBA相同       
5）PointXY：float x,y;
        简单的2D x,y点结构

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 struct
{
  float x;
  float y;
};
6）InrerestPoint：浮点数x,y,z,强度
        与PointXYZ相似，不同之处在于强度包含了关键点强度的度量。

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union
{
  float data[4];
  struct
  {
    float x;
    float y;
    float z;
  };
};
union
{
  struct
  {
    float strength;
  };
  float data_c[4];
};
7）Normal ：float normal[3],curbature(曲率);
        另一种最常用的数据类型，"法线"结构表示给定点处的表面法线，以及一个"曲率"度量值（在同一调度中获得，与贴面的特征值之间的关系相同）
        由于在PCL中对表面法线进行的操作非常普遍，因此我们用第四个分量来填充他，以便于进行SSE对齐并提高计算效率。用户可以访问points[i].data_n[0]或points[i].normal[0]或points[i].normal_x,以访问法线向量的第一个坐标。同样的，曲率不能以正常数据操作就被覆盖的结构来存储。

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union
{
  float data_n[4];
  float normal[3];
  struct
  {
    float normal_x;
    float normal_y;
    float normal_z;
  };
}
union
{
  struct
  {
    float curvature;
  };
  float data_c[4];
};
8）PointNormal：float x,y,z ;float normal[3],curvature;
        保存XYZ数据以及表面法线和曲率的点结构

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union
{
  float data[4];
  struct
  {
    float x;
    float y;
    float z;
  };
};
union
{
  float data_n[4];
  float normal[3];
  struct
  {
    float normal_x;
    float normal_y;
    float normal_z;
  };
};
union
{
  struct
  {
    float curvature;
  };
  float data_c[4];
};
9）PointXYZRGBNormal：float x,y,z,normal[3],curvature;std::uint32_t rgba;
    包含XYZ数据和RGBA颜色以及表面法线和曲率的点结构。（尽管名称内没有包括A,但该类型确实包含Aloha通道）

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union
{
  float data[4];
  struct
  {
    float x;
    float y;
    float z;
  };
};
union
{
  float data_n[4];
  float normal[3];
  struct
  {
    float normal_x;
    float normal_y;
    float normal_z;
  };
}
union
{
  struct
  {
    union
    {
      union
      {
        struct
        {
          std::uint8_t b;
          std::uint8_t g;
          std::uint8_t r;
          std::uint8_t a;
        };
        float rgb;
      };
      std::uint32_t rgba;
    };
    float curvature;
  };
  float data_c[4];
};
10）PointXYZINormal：float x,y,z,intensity,normal[3],curvature
    保存XYZ,强度值以及表面法线和曲率的点结构

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union
{
  float data[4];
  struct
  {
    float x;
    float y;
    float z;
  };
};
union
{
  float data_n[4];
  float normal[3];
  struct
  {
    float normal_x;
    float normal_y;
    float normal_z;
  };
}
union
{
  struct
  {
    float intensity;
    float curvature;
  };
  float data_c[4];
};          
11）PointWithRange：float x,y,z(union with float point[4]),range;
    与PointXYZI相似，range包含从采集视点到某个点的距离的度量。

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union
{
  float data[4];
  struct
  {
    float x;
    float y;
    float z;
  };
};
union
{
  struct
  {
    float range;
  };
  float data_c[4];
};     
12）PointWithViewpoint-float x，y，z，vp_x，vp_y，vp_z；
    与PointXYZI相似，除了vp_x，vp_y和vp_z包含获取视点作为3D点。

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union
{
  float data[4];
  struct
  {
    float x;
    float y;
    float z;
  };
};
union
{
  struct
  {
    float vp_x;
    float vp_y;
    float vp_z;
  };
  float data_c[4];
}; 
13）MomentInvariants：float j1，j2，j3；
    简单点类型，将3个矩不变式保存在曲贴面上

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struct
{
  float j1, j2, j3;
}; 
14）PrincipalRadiiRSD ：float r_min, r_max;
        简单点类型，将2 RSD半径保持在表面斑块处   
15）Boundary ：std::uint8_t boundary_point;
    简单点类型，用于确定点是否位于曲面边界上

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struct
{
  std::uint8_t boundary_point;
};     
16）PrincipalCurvatures：float Principal_curvature [3]，pc1，pc2；
    简单点类型，用于保存给定点的主曲率。

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struct
{
  union
  {
    float principal_curvature[3];
    struct
    {
      float principal_curvature_x;
      float principal_curvature_y;
      float principal_curvature_z;
    };
  };
  float pc1;
  float pc2;
};     
17）PFHSignature125：float pfh [125]
    简单点类型，用于保存给定点的PFH（点特征直方图）

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struct
{
  float histogram[125];
};
18）FPFHSignature33：float fpfh [33];
    保存给定点的FPFH（快速特征直方图）的简单点类型

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struct
{
  float histogram[33];
};
19）VFHSignature308 ：float vfh [308];
    保留给定点的VFH（视点特征直方图）的简单点类型。

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struct
{
  float histogram[308];
};
20）Narf36 ：float x, y, z, roll, pitch, yaw; float descriptor[36]
    简单点类型，用于保存给定点的NARF（正常对齐的半径特征

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struct
{
  float x, y, z, roll, pitch, yaw;
  float descriptor[36];
};
21）BorderDescription - int x, y; BorderTraits traits
    简单点类型，用于保存给定点的边框类型。

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struct
{
  int x, y;
  BorderTraits traits;
}; 
22）IntensityGradient - float gradient[3]
    简单点类型，用于保存给定点的强度梯度。

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struct
{
  union
  {
    float gradient[3];
    struct
    {
      float gradient_x;
      float gradient_y;
      float gradient_z;
    };
  };
};     
23）Histogram - float histogram[N]
    通用nD直方图占位符。

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template <int N>
struct Histogram
{
  float histogram[N];
};    
24）PointWithScale - float x, y, z, scal
    与PointXYZI相似，不同之处是比例尺包含考虑将某个点用于几何运算的比例尺（例如，用于其最近邻居计算的球体的半径，窗口大小等）。

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struct
{
  union
  {
    float data[4];
    struct
    {
      float x;
      float y;
      float z;
    };
  };
  float scale;
};  
25）PointSurfel - float x, y, z, normal[3], rgba, radius, confidence, curvature
    一种复杂点类型，包含XYZ数据，表面法线以及RGB信息，比例，置信度和表面曲率。

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union
{
  float data[4];
  struct
  {
    float x;
    float y;
    float z;
  };
};
union
{
  float data_n[4];
  float normal[3];
  struct
  {
    float normal_x;
    float normal_y;
    float normal_z;
  };
};
union
{
  struct
  {
    std::uint32_t rgba;
    float radius;
    float confidence;
    float curvature;
  };
  float data_c[4];
};

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