Python点云处理（一）点云数据读取与写入

2023-09-27 05:36

短信预约 -IT技能 免费直播动态提醒

0 简述

当处理点云数据时，我们通常需要读取各种不同格式的点云文件。Python作为一种强大的编程语言，在点云处理领域提供了许多库和工具，可以帮助我们读取和处理各种格式的点云文件。本文将介绍如何使用Python读取和写入各种格式的点云文件。

1 LAS/LAZ格式

LAS（Lidar Data Exchange）和LAZ（LASzip compressed Lidar Data Exchange）是激光雷达数据的标准格式。在Python中，我们可以使用laspy库来读取和处理LAS/LAZ格式的点云文件。

1.1 las/laz数据读取

import laspy# 从LAS/LAZ文件加载数据# laspy 1.*版本inFile = laspy.file.File("point_cloud.las", mode="r")# laspy 2.*版本inFile = laspy.read("*.las")# 获取点云数据point_cloud = inFile.points# 获取每个点的坐标# laspy 1.*版本X = inFile.XY = inFile.YZ = inFile.Z# laspy 2.*版本X = inFile.x# 获取点云数据的数量# laspy 1.*版本num_points = inFile.points.shape[0]# laspy 2.*版本num_points = len(X)

1.2 las/laz数据写入

import laspyimport numpy as np# 创建数据头header = laspy.LasHeader(point_format=3, version="1.2")header.offsets = np.zeros(3)header.scales = np.ones(3)# 创建las文件las = laspy.LasData(header)# 载入x, y, z 坐标xs, ys = np.indices([500,500])-250zs = np.sqrt(xs ** 2 + ys ** 2)las.x = xs.reshape(-1)las.y = ys.reshape(-1)las.z = zs.reshape(-1)las.write("test.las")

2 PCD格式

PCD（Point Cloud Data）是另一种常见的点云文件格式，它是由PCL（Point Cloud Library）定义的。在Python中，我们可以使用open3d库来读取和处理PCD格式的点云文件。

2.1 pcd格式读取

import open3d as o3d# 从PCD文件加载点云数据pcd = o3d.io.read_point_cloud("point_cloud.pcd")pointcloud = np.asarray(pcd.points)

2.2 pcd格式写入

import open3d as o3dimport numpy as np# 随机获取10000组，每组包含三个元素的数据集points = np.random.rand(10000, 3)# 创建一个PointCloud对象pcd = o3d.geometry.PointCloud()# 将随机数转换成PointCloud点数据pcd.points = o3d.utility.Vector3dVector(points)# 将PointCloud点数据保存成pcd文件，格式为assii文本格式o3d.io.write_point_cloud("10000.pcd", pcd, write_ascii=True)

3 PLY格式

PLY（Polygon File Format）是一种常见的点云文件格式，它可以存储点云数据以及其他属性，如颜色和法向量。在Python中，我们可以使用open3d库来读取和处理PLY格式的点云文件。

3.1 ply读取

import open3d as o3d# 从PLY文件加载点云数据ply = o3d.io.read_point_cloud("point_cloud.ply")pointcloud = np.asarray(ply.points)

3.2 ply写入

import open3d as o3d# 随机获取10000组，每组包含三个元素的数据集points = np.random.rand(10000, 3)# 创建一个PointCloud对象pcd = o3d.geometry.PointCloud()# 将随机数转换成PointCloud点数据pcd.points = o3d.utility.Vector3dVector(points)o3d.io.write_point_cloud("*.ply", pcd)

4 XYZ/TXT/ASC格式

此类格式是一种简单的文本格式，其中每一行包含一个点的XYZ坐标。在Python中，我们可以使用numpy库来读取和处理该格式的点云文件。

4.1 XYZ/TXT/ASC格式读取

import numpy as np# 从XYZ文件加载点云数据point_cloud = np.loadtxt("point_cloud.xyz", delimiter=" ")

delimiter参数决定了xyz坐标间的分隔符方式

4.2 XYZ/TXT/ASC格式写入

import numpy as npnp.savetxt("point_cloud.xyz", point_cloud)

5 BIN格式

BIN格式是一种二进制格式，常用于存储大型点云数据。在Python中，我们可以使用numpy库来读取和处理BIN格式的点云文件。

5.1 bin读取

import numpy as np# 从BIN文件加载点云数据point_cloud = np.fromfile("point_cloud.bin", dtype=np.float32).reshape(-1, 3)

6 可视化示例

以下演示为open3d点云可视化方案。

import open3d as o3dimport numpy as npply_point_cloud = o3d.data.PLYPointCloud()pcd = o3d.io.read_point_cloud(ply_point_cloud.path)o3d.visualization.draw_geometries([pcd])