Ros用PointCloud2封装点云，点云中表示坐标的格式是直角坐标。
C:\Windows\System32>rosmsg show sensor_msgs/PointCloud2 std_msgs/Header header uint32 seq time stamp string frame_id uint32 height uint32 width sensor_msgs/PointField[] fields uint8 INT8=1 uint8 UINT8=2 uint8 INT16=3 uint8 UINT16=4 uint8 INT32=5 uint8 UINT32=6 uint8 FLOAT32=7 uint8 FLOAT64=8 string name uint32 offset uint8 datatype uint32 count bool is_bigendian uint32 point_step uint32 row_step uint8[] data bool is_dense
PreparePointCloud2Message是cartographer如何填充PointCloud2的代码。参数timestamp是点云中最后一点的采集时刻，frame_id指示点云坐标所属的坐标系，num_points是点云中的点数。
<cartographer_ros>/cartographer_ros/msg_conversion.cc
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sensor_msgs::PointCloud2 PreparePointCloud2Message(const int64_t timestamp,
const std::string& frame_id,
const int num_points) {
sensor_msgs::PointCloud2 msg;
msg.header.stamp = ToRos(::cartographer::common::FromUniversal(timestamp));
msg.header.frame_id = frame_id;
msg.height = 1;
msg.width = num_points;
msg.fields.resize(3);
msg.fields[0].name = "x";
msg.fields[0].offset = 0;
msg.fields[0].datatype = sensor_msgs::PointField::FLOAT32;
msg.fields[0].count = 1;
msg.fields[1].name = "y";
msg.fields[1].offset = 4;
msg.fields[1].datatype = sensor_msgs::PointField::FLOAT32;
msg.fields[1].count = 1;
msg.fields[2].name = "z";
msg.fields[2].offset = 8;
msg.fields[2].datatype = sensor_msgs::PointField::FLOAT32;
msg.fields[2].count = 1;
msg.is_bigendian = false;
msg.point_step = 16;
msg.row_step = 16 * msg.width;
msg.is_dense = true;
msg.data.resize(16 * num_points);
return msg;
}| 字段 | 注释 | cartographer |
| header.stamp | 点云中最后一点的采集时刻 | 参数timestamp |
| header.frame_id | 该点云坐标所属的坐标系 | 参数frame_id，像“map” |
| width(注1) | width * height = 点数 | 参数num_points |
| height | width * height = 点数 | 1 |
| point_step | 多少个字节表示一个点 | 16 |
| row_step | 行距。point_step * width | 16 * num_points |
| is_bigendian | 多字节表示一个点时，小端还是大端 | false |
| is_dense | True if there are no invalid points | true |
| fields(注2) | 描述row_step字节是如何表示一个点 | 3通道，每通道是4字节的FLOAT32 |
| data | 存储点云坐标值的内存块 | 如何填充参考“ToPointCloud2Message(...)” |
注1：width、height
当看到坐标系显示雷达数据，它们分布在某个矩形内，有人会误以为存储在PointCloud2中的width、heigh就是这个矩形的宽度、高度。这种理解是错的，要存储N个点，一个一维数组就就行了。cartographer中PreparePointCloud2Message是固定把height置为1，这样width等于点数。
注2：fields、data
fields会被先分成通道，3D直角坐标就是x、y、z，须要3个通道。然后是具体通道内的值用什么类型。PointField::FLOAT32表示用4字节单精度浮点数表示x/y/z。is_bigendian=false，表示这4字节是小端序。按3*4算，应该是12字节表示一个点，那为什么row_step中写的是16？——的确是16个字节表示一个点，除那12字节外，最后4字节填了个固定值kPointCloudComponentFourMagic(1)，有的文章把这分量称为强度或者反射值r。ToPointCloud2Message描述了如何填充data字段。
// The ros::sensor_msgs::PointCloud2 binary data contains 4 floats for each
// point. The last one must be this value or RViz is not showing the point cloud
// properly.
constexpr float kPointCloudComponentFourMagic = 1.;
sensor_msgs::PointCloud2 ToPointCloud2Message(
const int64_t timestamp, const std::string& frame_id,
const ::cartographer::sensor::TimedPointCloud& point_cloud) {
auto msg = PreparePointCloud2Message(timestamp, frame_id, point_cloud.size());
::ros::serialization::OStream stream(msg.data.data(), msg.data.size());
for (const cartographer::sensor::TimedRangefinderPoint& point : point_cloud) {
stream.next(point.position.x());
stream.next(point.position.y());
stream.next(point.position.z());
stream.next(kPointCloudComponentFourMagic);
}
return msg;
}