LineOperation 线段处理工具

LineOperation算子用于对 Line 以及 Pose 对象进行一些 3D 几何运算。

type	功能
PointToLineDistance	计算点(以 Pose 形式给出)到直线的距离，并给出垂足和垂线段。
LineCrossPoint	求两条直线交点或者两条异面直线距离最近处的中间点。
PoseStepByLine	过点( 以 Pose 形式给出) 作直线的平行线，该平行线长度由算子参数给出注意，上述直线方向，由给定线段 Line 的 pose1 指向 pose2 。
LineProjectionAngle	求一条线段在 3 个空间基坐标面 (Oxy 、Oxz 、Oyz) 下的投影角度。
LineCrossAngle	求两条线之间的夹角角度。夹角角度起点为 Line1 的 P2 ，角度终点为 Line2 的 P2。

PointToLineDistance

将 LineOperation 算子的 类型 属性选择 PointToLineDistance，用于计算点 (以 Pose 形式给出) 到直线的距离，并给出垂足和垂线段。

注意：上述垂足 Pose ，仅有 xyz 数值是有效值，而三个旋转角全部同输入 Pose 保持一致。

算子参数

• 垂直线/vertical_line：设置垂线段 Line 在 3D 视图中的可视化属性。

  • 打开线段可视化。

  • 关闭线段可视化。

  • 设置线段的颜色。取值范围：[-2,360] 。默认值：60 。

  • 设置线段的线宽。取值范围：[0,100] 。默认值：1 。

• 垂直点/vertical_point：设置垂足 Pose 在 3D 视图中的可视化属性。

  • 打开 pose 可视化。

  • 关闭 pose 可视化。

  • 设置 pose 的尺寸大小。取值范围：[0.001,10] 。默认值：0.1。

• 距离/distance：设置垂线段到垂足的距离曝光属性。 打开后可用于与交互面板中输出工具——“文本框”控件绑定。

  • 打开 distance 曝光。

  • 关闭 distance 曝光。

数据信号输入输出

输入：

• line：

  • 数据类型：Line

  • 输入内容：线段

• point：

  • 数据类型：Pose

  • 输入内容：点（仅使用 Pose 的 xyz ）

输出：

• vertical_line：

  • 数据类型：Line

  • 输出内容：以输入点和垂足点为端点的垂线段

• vertical_point：

  • 数据类型：Pose

  • 输出内容：垂足

• distance：

  • 数据类型：String

  • 输出内容：点到直线的距离

功能演示

使用 LineOperation 算子中 PointToLineDistance 求点到直线的距离。

步骤1：算子准备

添加 Trigger 、Emit(4个) 、LineOperation 算子至算子图。

步骤2：设置算子参数

1. 设置 Emit 算子参数：

   • 类型 → Pose

   • 坐标 → 0.1 0 0 0 0 1

   • 坐标 → 可视

2. 设置 Emit_1 算子参数：

   • 类型 → Pose

   • 坐标 → -0.1 0.2 0 0 1 0

   • 坐标 → 可视

3. 设置 Emit_2 算子参数：

   • 类型 → Pose

   • 坐标 → 0.3 0.2 0 0 0 1

   • 坐标 → 可视

4. 设置 Emit_3 算子参数：

   • 类型 → Line

   • 线段 → 可视

5. 设置 LineOperation 算子参数：

   • 类型 → PointToLineDistance

   • 垂直线 → 可视

   • 垂直点→ 可视

步骤3：连接算子

步骤4：运行

点击 RVS 运行按钮，触发 Trigger 算子。

运行结果

结果显示如下，分别显示 Emit / Emit_1 / Emit_2 生成的 pose ，Emit_3 生成的线段，LineOperation 的 Vertical_line 、vertical_point 。

LineCrossPoint

将 LineOperation 算子的 类型 属性选择 LineCrossPoint ，用于求两条直线交点或者两条异面直线距离最近处的中间点。

算子参数

• 最大距离/max_distance：距离阈值。当两条直线之间的最短距离小于该阈值时，则算子触发failed信号。

• 中垂线中点/cross_point：对 cross_point 输出端口的 Pose 进行显示控制，默认为关闭状态，参数介绍如下所示。

• line1中垂线交点/line1_point：对 line1_point 输出端口的 Pose 进行显示控制，默认为关闭状态，参数介绍如下所示。

• line2中垂线交点/line2_point：对 line2_point 输出端口的 Pose 进行显示控制，默认为关闭状态，参数介绍如下所示。

  • 打开 pose 可视化。

  • 关闭 pose 可视化。

  • 设置 pose 的尺寸大小。取值范围：[0.001,10] 。默认值：0.1 。

数据信号输入输出

输入：

• line1：

  • 数据类型：Line

  • 输入内容：线段1

• line2：

  • 数据类型：Line

  • 输入内容：线段2

输出：

• cross_point：

  • 数据类型：Pose

  • 输出内容：两条空间直线的“交点”。异面直线不相交时，则为两条直线相距最近点的中点。

• line1_point：

  • 数据类型：Pose

  • 输出内容：两条空间直线的“交点”。异面直线不相交时，则为直线line1上的相距最近点。

• line2_point：

  • 数据类型：Pose

  • 输出内容：两条空间直线的“交点”。异面直线不相交时，则为直线line2上的相距最近点。

  注意，上述三个Pose输出仅有 xyz 数值是有效值，而三个旋转角全部是 0。

功能演示

使用 LineOperation 算子中 LineCrossPoint 求加载点云中两条直线角点或者两条异面直线距离最近处的中间点。

步骤1：算子准备

添加 Trigger、Emit 、Load 、FindElement （2个） 、LineOperation 、GeometryProbe 、（2个）、WaitAllTriggers 算子至算子图。

步骤2：设置算子参数

1. 设置 Emit算子参数：

   • 类型 → cube

   • 坐标 → 0.199179 0.26519 0.092586 2.61142 -2.82994 3.07943

   • 宽度 → 0.02

   • 高度 → 0.01

   • 深度 → 0.005

2. 设置 Load 算子参数：

   • 类型 → PointCloud

   • 文件 → → 选择点云文件名( example_data/pointcloud/cloud.pcd )

3. 设置 LineOperation 算子参数：

   • 类型 → LineCrossPoint

   • 最大距离→ 0.003

   • 中垂线中点 → 可视 → 0.01

4. 设置 FindElement 算子参数：

   • 类型 → Line

   • 最大迭代次数 → 1000

   • 距离阈值 → 0.0001

   • 线段长度 → 0.1

   • 线段 → 可视

5. 设置 FindElement_1 算子参数：

   • 类型 → Line

   • 最大迭代次数 → 1000

   • 距离阈值 → 0.0001

   • 线段长度 → 0.1

   • 线段 → 可视

6. 设置 GeometryProbe 算子参数

   • 类型 → Line

   • 探测方向 → y-

   • 圆锥体顶角度 → 45

   • 有效点百分比 → 10

   • 步进值 → 5

   • 线段点云 → 可视

7. 设置 GeometryProbe_1 算子参数

   • 类型 → Line

   • 探测方向 → x-

   • 圆锥体顶角度 → 45

   • 有效点百分比→ 10

   • 步进值 → 5

   • 线段点云 → 可视

8. 设置 WaitAllTriggers 算子参数：输入数量 → 2

步骤3：连接算子

步骤4：运行

点击 RVS 运行按钮，触发 Trigger 算子。

运行结果

结果如下图所示，两条直线为 FindElement 中属性 line 的可视化结果，蓝色点云和绿色点云为 GeometryProbe 算子的属性 line_cloud 可视化结果。pose 为LineOperation 算子的可视化结果。

PoseStepByLine

将 LineOperation 算子的 类型 属性选择 PoseStepByLine ，过点( 以 Pose 形式给出 )作直线的平行线，该平行线长度由算子参数给出。

注意：上述直线方向，由给定线段 Line 的 pose1 指向 pose2 。

算子参数

• 步长距离/step_distance：延伸长度。

• 方向与参考线段一致/direction_same_with_line：默认不勾选，此时输出的 pose 的3个旋转角同输入 pose 保持一致。

  • True：输出的 pose 方向轴的 x 轴同线段方向保持一致。

  • False：输出的 pose 的3个旋转角同输入 pose 保持一致。

• 坐标/pose：对 pose 输出端口的 Pose 进行显示控制。

  • 打开 pose 可视化。

  • 关闭 pose 可视化。

  • 设置 pose 的尺寸大小。取值范围：[0.001,10] 。默认值：0.1 。

数据信号输入输出

输入：

• pose：

  • 数据类型：Pose

  • 输入内容：pose 坐标

• ref_line：

  • 数据类型：Line

  • 输入内容：参考线段

输出：

• pose：

  • 数据类型：Pose

  • 输出内容：延伸点

功能演示

使用 LineOperation 算子中 PoseStepByLine 作直线的平行线。

步骤1：算子准备

添加 Trigger 、Emit (4个) 、LineOperation 算子至算子图。

步骤2：设置算子参数

1. 设置 Emit 算子参数：

   • 算子名称 → Emit_Pose

   • 类型 → Pose

   • 坐标 → 0.1 0 0 1.5708 0 0

   • 坐标 → 可视 → 0.05

2. 设置 Emit_1 算子参数：

   • 算子名称 → Emit_Pose1

   • 类型 → Pose

   • 坐标 → 0 0 0 0 0 0

   • 坐标 → 可视 → 0.05

3. 设置 Emit_2 算子参数：

   • 算子名称 → Emit_Pose2

   • 类型 → Pose

   • 坐标 → 0 0 0.1 0 0 1

   • 坐标 → 可视 → 0.05

4. 设置 Emit_3 算子参数：

   • 算子名称 → Emit_line

   • 类型 → Line

   • 线段 → 可视

5. 设置 LineOperation 算子参数：

   • 类型 → PoseStepByLine

   • 步长距离 → 0.1

   • 坐标 → 可视 → 0.05

步骤3：连接算子

步骤4：运行

点击 RVS 运行按钮，触发 Trigger 算子。

运行结果

1. Emit 算子的 Pose 或 Line 的可视化，LineOperation 算子的 pose 可视化，结果显示如下。

1. 勾选 LineOperation 算子的 direction_same_with_line 参数，重新触发 XML 中的 trigger 算子，运行结果显示如下。（可见下图右上角的结果 pose 的红色 x 轴已经沿着线段方向 ）

LineProjectionAngle

将 LineOperation 算子的 类型 属性选择 LineProjectAngle ，求一条线段在3个空间基坐标面 ( Oxy 、Oxz 、Oyz ) 下的投影角度。

算子参数

• 与xy|xz|yz平面夹角/angle_xy|xz|yz：设置 angle_xy|xz|yz 投影角度在 3D 视图中的可视化属性。

  • 打开投影角度可视化。

  • 关闭投影角度可视化。

  • 设置 3D 视图中投影角度的颜色。取值范围：[-2,360] 。默认值：60 。

  • 设置投影角度线的线宽。取值范围：[0,100] 。默认值：1 。

  • 标注角显示。

数据信号输入输出

输入：

• line：

  • 数据类型：Line

  • 输入内容：线段

输出：

• angle_xy：

  • 数据类型：Angle

  • 输出内容：原线段在 Oxy 平面上的投影角度

• angle_xz：

  • 数据类型：Angle

  • 输出内容：原线段在 Oxz 平面上的投影角度

• angle_yz：

  • 数据类型：Angle

  • 输出内容：原线段在 Oyz 平面上的投影角度

    说明：RVS 中的 Angle 数据在数学形式上是三个点，第一和第三个点表征两条边，中间点是角点；​Line 在数学形式上是两个点，第一个点为起点，第二个点为终点；该算子输出的三个 Angle 的角点全部是原始输入线段的起点。

功能演示

使用 LineOperation 算子中 LineProjectionAngle 求一条线段在3个空间基坐标面 ( Oxy 、Oxz 、Oyz ) 下的投影角度。

步骤1：算子准备

添加 Trigger 、Emit（3个） 、LineOperation 算子至算子图。

步骤2：设置算子参数

1. 设置 Emit 算子参数：

   • 类型 → Pose

   • 坐标 → 0 0 0 0 0 0

2. 设置 Emit_1 算子参数：

   • 类型 → Pose

   • 坐标 → 0.03 0.1 0.05 0 1 0

3. 设置 Emit_2 算子参数：

   • 类型 → Line

   • 线段 → 可视

4. 设置 LineOperation 算子参数：

   • 类型 → LineProjectionAngle

   • 与XY平面夹角 → 可视

   • 与XZ平面夹角 → 可视

   • 与YZ平面夹角 → 可视

步骤3：连接算子

步骤4：运行

点击 RVS 运行按钮，触发 Trigger 算子。

运行结果

如下图所示，展示了 LineOperation 算子的结果。

• 与XY平面夹角

• 与XZ平面夹角

• 与YZ平面夹角

LineCrossAngle

将 LineOperation 算子的 类型 属性选择 LineCrossAngle ，求两条线之间的夹角角度。夹角角度起点为 Line1 的 P2 ，角度终点为 Line2 的 P2。

算子参数

• cross_angle：设置 cross_angle 角度在 3D 视图中的可视化属性。

  • 打开 cross_angle 角度可视化。

  • 关闭 cross_angle 角度可视化。

  • 设置 3D 视图中 cross_angle 角度的颜色。取值范围：[-2,360] 。默认值：60 。

    • 设置 cross_angle 角度线的线宽。取值范围：[0,100] 。默认值：1 。

    • 标注角显示。

数据信号输入输出

输入：

line1：

• 数据类型：Line

• 输入内容：线段

line2：

• 数据类型：Line

• 输入内容：线段

输出：

cross_angle：

• 数据类型：Angle

• 输出内容：两条线之间的夹角角度

功能演示

使用 LineOperation 算子中 LineCrossAngle 求两条线的夹角角度。

步骤1：算子准备

添加 Trigger 、Emit（2个） 、LineOperation 算子至算子图。

步骤2：设置算子参数

1. 设置 Emit 算子参数：

   • 类型 → Line

   • P1 → -1 0 0 0 0 0

   • P2 → 1 0 0 0 0 0

   • 线段 → 可视

2. 设置 Emit_1 算子参数：

   • 类型 → Line

   • P1 → 0 0 0 0 0 0

   • P2 → 1 1 0 0 0 0

   • 线段 → 可视

3. 设置 LineOperation 算子参数：

   • 类型 → LineCrossAngle

   • cross_angle → 可视

步骤3：连接算子

步骤4：运行

点击 RVS 运行按钮，触发 Trigger 算子。

运行结果

如下图所示，左图是生Emit 算子生成的两条线段。右图为 LineCrossAngle 计算出的两条线段的夹角。