在 C++ 中删除向量中 3D 点的重复项

Question

我正在处理一个点云，即一个点向量，作为计算的结果，其中包含重复的点（最多为云大小的 10%）。

我的实现是根据 x、y 和 z 值对这些点进行排序，然后使用 std::unique 函数。然而，即使排序本身似乎工作正常，生成的云仍然包含重复项。

这是关键代码

bool comparePoint(pcl::PointXYZINormal p1, pcl::PointXYZINormal p2){
if (p1.x != p2.x)
    return p1.x > p2.x;
else if (p1.y != p2.y)
    return  p1.y > p2.y;
else
    return p1.z > p2.z;
}

bool equalPoint(pcl::PointXYZINormal p1, pcl::PointXYZINormal p2){
    if (p1.x == p2.x && p1.y == p2.y && p1.z == p2.z)
        return true;
    return false;
}
void KDsearch::cullDuplePoints(){
    std::sort(points.begin(), points.end(), comparePoint);
    std::unique(points.begin(), points.end(), equalPoint);
}

这里是输出点云的部分提取（x、y 和 z 坐标）：

1.96828 -535.09515 2794.8391
1.96627 -636.95264 2914.0366
1.96627 -636.95264 2914.0366
1.9651 108.77433 2350.9841
1.9651 108.77433 2350.9841
1.9642299 -206.19427 5618.4629
1.9642299 -206.19427 5618.4629
1.96386 -1880.3784 1346.0654

那么是 unique 不能正常工作还是我的同等条件有错误？

点本身也包含法线坐标，但它们对于剔除并不重要，所以我没有在代码中使用它们。

Answer 1

std::unique 不会删除任何内容，它只会移动元素并返回修改后集合中唯一间隔“结束”的迭代器。
（返回的迭代器后面的集合的实际内容是未指定的。）

您需要明确删除重复项：

std::sort(points.begin(), points.end(), comparePoint);
auto unique_end = std::unique(points.begin(), points.end(), equalPoint);
points.erase(unique_end, points.end());

您还需要注意浮点比较。

Answer 2

您的问题是比较浮点数是否相等始终是一项困难的练习。您可能会发现您的观点实际上是（例如）：

1.965100000001 108.77433 2350.9841
1.965099999999 108.77433 2350.9841

...而那些不相等。

如果您想将彼此相差 0.00001 以内的点视为“相等”，您会遇到问题，即您的“相等”条件不具有传递性。 (0.0000,0,0) 与 (0.000009999,0,0) 和 (-0.00009999,0,0) “接近”，但后两个点彼此“远离”。这是一个一般很难解决的问题。祝你好运！

如果您对坐标值有所了解（例如，它们以毫米为单位，并且值精确到 100 纳米），您可以四舍五入到最接近的 100 纳米，并存储尽可能长的时间。所以：

struct IntPoint {
   const static double ScaleFactor = 10000;
   long long x,y,z;
   IntPoint(const pcl::PointXYZINormal &p)
      : x(llround(p.x*ScaleFactor ))
      , y(llround(p.y*ScaleFactor ))
      , z(llround(p.z*ScaleFactor ))
    {}
};

将您的点云转换为 IntPoint，然后您的排序 + 唯一（+擦除）应该可以工作。

Answer 3

要删除重复项：您可以这样做：

sort(point.begin(), point.end());
point.erase(unique(point.begin(), point.end()), point.end());

或者只是创建一个集合，根据定义，它只包含向量元素中的唯一元素：

std::set<type> all_unique(point.begin(), point.end());

比较浮点数：考虑浮点数的数学性质¹，以及他们的机器继承的问题²二进制表示在比较浮点数时只有一种解决方案，即在精度值epsilon 范围内比较它们。

因此，如果您想比较和订购float x1 和float x2，它们是您的坐标，您可以通过以下方式进行：

x1 - x2 < epsilon

epsilon 是您正在寻找的准确度。在您的情况下，仅用于说明，函数equalPoint() 可以修改为：

bool equalPoint(pcl::PointXYZINormal p1, pcl::PointXYZINormal p2){
    // equal up to the third digit after the decimal point
    float eps = 0.001;

    if ((p1.x -p2.x) < eps && (p1.y - p2.y) < eps && (p1.z - p2.z) < eps)
        return true;

    return false;
}

---

^{1.它们可以相差很小的数量，与整数不同，整数是四舍五入的，可以很容易地比较。}

^{2。计算机并不能完美地映射真正的浮点数，这一事实的结果以截断、四舍五入的形式表示。}