C++實(shí)現(xiàn)點(diǎn)云添加高斯噪聲功能

更新時間：2021年07月15日 15:50:12 作者：借我十斤肉

所謂高斯噪聲是指它的概率密度函數(shù)服從高斯分布(即正態(tài)分布)的一類噪聲,這篇文章主要給大家介紹了關(guān)于C++實(shí)現(xiàn)點(diǎn)云添加高斯噪聲功能的相關(guān)資料,需要的朋友可以參考下

0 添加高斯噪聲后的點(diǎn)云

紅色為添加的高斯噪聲點(diǎn)，白色為原始點(diǎn)

1 什么是高斯噪聲

高斯噪聲是指它的概率密度函數(shù)服從高斯分布（即正態(tài)分布）的一類噪聲。（百度百科）

高斯分布，也稱正態(tài)分布，又稱常態(tài)分布，記為 N ( μ ， σ² ) )，其中 μ ， σ ² 為分布的參數(shù)，分別為高斯分布的期望和方差，其中 σ > 0 ，稱為標(biāo)準(zhǔn)差。當(dāng) μ ， σ 有確定值時，p ( x ) 也就確定了，特別當(dāng) μ = 0 ， σ ²= 1時，x 的分布為標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布。

高斯分布函數(shù)

2 怎樣添加高斯噪聲

磨刀不誤砍柴工，將添加高斯噪聲封裝到 CreatGaussNoise類中，只需在main.cpp中設(shè)置輸入點(diǎn)云（要添加噪聲的點(diǎn)云）、設(shè)置高斯噪聲參數(shù)（μ ， σ）即可。

實(shí)現(xiàn)代碼

main.cpp

#include "add_gauss_noise.h"

int main()
{
	//-------------------加載點(diǎn)云-------------------
	pcl::PointCloud<pcl::PointXYZ> cloud_in;
	if (pcl::io::loadPCDFile("Armadillo.pcd", cloud_in) < 0)
	{
		PCL_ERROR("->點(diǎn)云文件不存在！\a\n");
		system("pause");
		return -1;
	}

	//-------------------添加高斯噪聲-------------------
	AddGaussNoise agn;							//創(chuàng)建高斯噪聲對象agn
	pcl::PointCloud<pcl::PointXYZ> cloud_out;	//保存結(jié)果的點(diǎn)云
	agn.setInputCloud(cloud_in);				//設(shè)置輸入點(diǎn)云
	agn.setParameters(0,2);						//設(shè)置高斯噪聲參數(shù)mu,sigma
	agn.addGaussNoise(cloud_out);				//執(zhí)行添加高斯噪聲，并將結(jié)果保存在cloud_out中
	
	//-------------------保存添加高斯噪聲后的點(diǎn)云-------------------
	pcl::io::savePCDFileBinary("addGaussNoise.pcd", cloud_out);

	return 0;
}

add_gauss_noise.h

#pragma once
#include <iostream>
#include <pcl/io/pcd_io.h>
#include <boost/random.hpp>		//隨機(jī)數(shù)所需頭文件

class AddGaussNoise
{
public:

	/**
	* @brief   : 設(shè)置輸入點(diǎn)云
	* @param[I]: cloud_in (輸入點(diǎn)云)
	* @param[O]: none
	* @return  : none
	* @note    :
	**/
	void setInputCloud(pcl::PointCloud<pcl::PointXYZ> &cloud_in);

	/**
	* @brief   : 設(shè)置高斯噪聲參數(shù)
	* @param[I]: mu (均值，默認(rèn)0)
	* @param[I]: sigma (標(biāo)準(zhǔn)差，默認(rèn)1)
	* @param[O]: none
	* @return  : none
	* @note    :
	**/
	void setParameters(double mu = 0.0, double sigma = 1.0);

	/**
	* @brief   : 執(zhí)行添加高斯噪聲
	* @param[I]: cloud_out (添加高斯噪聲后的點(diǎn)云)
	* @param[O]: none
	* @return  : none
	* @note    :
	**/
	void addGaussNoise(pcl::PointCloud<pcl::PointXYZ> &cloud_out);
private:

	pcl::PointCloud<pcl::PointXYZ> m_cloud_in;		//輸入點(diǎn)云
	bool is_setInputCloud = false;					//是否設(shè)置輸入點(diǎn)云
	double m_mu, m_sigma;							//高斯分布參數(shù)
	bool is_setParameters = false;					//是否設(shè)置高斯分布參數(shù)
};

add_gauss_noise.cpp

#include "add_gauss_noise.h"

/**
* @brief   : 設(shè)置輸入點(diǎn)云
* @param[I]: cloud_in (輸入點(diǎn)云)
* @param[O]: none
* @return  : none
* @note    :
**/
void AddGaussNoise::setInputCloud(pcl::PointCloud<pcl::PointXYZ> &cloud_in)
{
	m_cloud_in = cloud_in;
	is_setInputCloud = true;
}

/**
* @brief   : 設(shè)置高斯噪聲參數(shù)
* @param[I]: mu (均值，默認(rèn)0)
* @param[I]: sigma (標(biāo)準(zhǔn)差，默認(rèn)1)
* @param[O]: none
* @return  : none
* @note    :
**/
void AddGaussNoise::setParameters(double mu, double sigma)
{
	if (sigma > 0)
	{
		m_mu = mu;
		m_sigma = sigma;
		is_setParameters = true;
	}
	else
	{
		PCL_ERROR("->sigma應(yīng)大于0！\a\n");
		system("pause");
		abort();
	}
}

/**
* @brief   : 執(zhí)行添加高斯噪聲
* @param[I]: cloud_out (添加高斯噪聲后的點(diǎn)云)
* @param[O]: none
* @return  : none
* @note    :
**/
void AddGaussNoise::addGaussNoise(pcl::PointCloud<pcl::PointXYZ> &cloud_out)
{
	boost::mt19937 zgy;								//等分布均勻偽隨機(jī)數(shù)發(fā)生器
	zgy.seed(static_cast<unsigned int>(time(0)));	//隨機(jī)種子
	boost::normal_distribution<> nd(m_mu, m_sigma);	//定義正態(tài)分布，均值為mu，標(biāo)準(zhǔn)差為sigma
	boost::variate_generator<boost::mt19937&, boost::normal_distribution<>> gauss_noise(zgy, nd);	//生成高斯噪聲

	pcl::PointCloud<pcl::PointXYZ> cloud_gauss;	//聲明高斯噪聲點(diǎn)云
	cloud_gauss = m_cloud_in;					//將原始點(diǎn)云拷貝給高斯噪聲點(diǎn)云，用于下面的平移				

	for (size_t i = 0; i < cloud_gauss.size(); i++)
	{
		cloud_gauss.points[i].x += static_cast<float> (gauss_noise());
		cloud_gauss.points[i].y += static_cast<float> (gauss_noise());
		cloud_gauss.points[i].z += static_cast<float> (gauss_noise());
	}

	cloud_out = m_cloud_in + cloud_gauss;	//將原始點(diǎn)云與噪聲點(diǎn)云合并，得到添加高斯噪聲后的點(diǎn)云
}

參考鏈接

C++ normal_distribution高斯正態(tài)分布函數(shù)用法詳解