DotsToSirface (Qt 5.11)

Демонстрационная программа на Qt 5.11 C++, которая:

  • принимает массив 3D-точек QVector<Point3f>;
  • выполняет stage-based pipeline (preprocess -> transform -> registration -> reconstruction);
  • визуализирует точки и полученную треугольную поверхность.

Вход/выход API

src/algorithms/reconstruction/surface_reconstruction.h:

  • struct Point3f { float x, y, z; };
  • struct Triangle { int i0, i1, i2; };
  • QVector<Triangle> buildSurfaceTriangles(const QVector<Point3f>& points);

Triangle хранит индексы вершин в исходном массиве points.

Как это работает

Реализация использует инкрементальный Convex Hull 3D:

  • удаление дубликатов точек (epsilon-сравнение);
  • поиск стартового тетраэдра;
  • поочередное добавление точек с пересчетом видимых граней и горизонта;
  • поддержание ориентированных наружу треугольников.

Ограничения

Текущая реализация строит выпуклую оболочку облака точек. Для невыпуклых объектов и детальной реконструкции произвольной поверхности нужны более сложные алгоритмы (например, alpha-shapes, Poisson reconstruction и т.п.).

Архитектурный каркас под robotics pipeline

  • core: контракты (PointCloudFrame, PipelineContext, PipelineStats, stage-интерфейсы, plugin registry).
  • adapters: мосты к источникам и внешним транспортам (FilePointCloudSource, Ros2PointCloudSource, PointCloud2/tf2 adapters).
  • strategies: конкретные стадии пайплайна (preprocess, transform, registration, reconstruction).
  • factories: сборка PipelineExecutor из plugin-id и профиля.

Pipeline Dashboard: UX и анализ цепочки

В dashboard реализованы инструменты для пошаговой настройки всей pipeline-цепочки (preprocess + reconstruction):

  • Категориальная палитра этапов: фильтры сгруппированы по логике обработки (Обрезка -> NaN (предочистка) -> Условия/Индексы -> Шум -> Морфология -> Прореживание -> Сглаживание -> Нормали -> Реконструкция), для каждого фильтра доступны краткие подсказки.
  • Проверка порядка этапов: при рискованной последовательности (например, когда OutlierRemoval идет после VoxelGrid) показываются предупреждения и рекомендация.
  • Стартовые пресеты: доступны шаблоны для типичных источников (LiDAR_scan, RGBD_camera, Synthetic_clean) как отправная точка с возможностью ручной донастройки.
  • Метрики между шагами: показывается вклад каждого preprocess-этапа: входные точки, выходные точки, сколько удалено и время шага в миллисекундах.
  • Единый редактор параметров: и preprocess-стадии, и реконструкторы поверхности настраиваются через одинаковые карточки и один диалог параметров.

Пер-шаговые метрики собираются на уровне core::PipelineExecutor и возвращаются через PipelineStats::preprocessStepMetrics, чтобы данные были едиными для GUI и тестов.

Профили выполнения

  • desktop_debug: дефолтный профиль для GUI/отладки.
  • rpi4_runtime: профиль для Raspberry Pi 4 (жестче downsampling, лимит точек, reconstruction реже, async-friendly настройки).

Выбор профиля:

  • factories::pipeline::createPipelineExecutorForProfile("desktop_debug")
  • factories::pipeline::createPipelineExecutorForProfile("rpi4_runtime")

Сборка и запуск в WSL

Рабочий поток для этого проекта на Windows: собирать и запускать через WSL.

cd /mnt/d/yakupov/Projects/DotsToSirface/build-wsl
qmake ../DotsToSirface.pro 'DEFINES+=PCL_ENABLED'
make -j4
LIBGL_ALWAYS_SOFTWARE=1 QT_QPA_PLATFORM=xcb ./DotsToSirface

Примечания:

  • DEFINES+=PCL_ENABLED включает PCL-стадии пайплайна.
  • LIBGL_ALWAYS_SOFTWARE=1 снижает риски графических артефактов в WSLg.
  • QT_QPA_PLATFORM=xcb используется как стабильный backend для Qt в WSL.

Перезапуск после правок:

pkill -f '^./DotsToSirface$' || true
cd /mnt/d/yakupov/Projects/DotsToSirface/build-wsl
qmake ../DotsToSirface.pro 'DEFINES+=PCL_ENABLED'
make -j4
LIBGL_ALWAYS_SOFTWARE=1 QT_QPA_PLATFORM=xcb ./DotsToSirface

Smoke tests (отдельный runner)

Для быстрой проверки пайплайна без GUI добавлен отдельный консольный таргет: DotsToSirfaceTests.pro.

qmake DotsToSirfaceTests.pro
make
./release/DotsToSirfaceTests.exe

При успешном запуске runner печатает Smoke tests passed. и завершаетcя с кодом 0.

Демо

При запуске приложение:

  • генерирует тестовое облако точек (приближенная сфера с небольшим шумом);
  • строит триангуляцию;
  • показывает статистику: количество точек, количество треугольников и время построения;
  • отображает сцену в QOpenGLWidget (ЛКМ - вращение, колесо - зум).
S
Description
Отрисовка поверхности по облаку точек
Readme
654 KiB
Languages
C++ 31.8%
JavaScript 29.8%
Python 18.2%
Vue 13.9%
QML 4.7%
Other 1.5%