1.點云重建

雖然Delaunay三角剖分算法可以實現網格曲面重建，但是其應用主要在二維剖分，在三維空間網格生成中遇到了問題。因為在三維點云曲面重建中，Delaunay條件不在滿足，不僅基于最大最小角判斷的對角線交換準則不在成立，而且基于外接圓判據的Delaunay三角化也不能保證網格質量。 VTKSurfaceReconstructionFilter則實現了一種隱式曲面重建方法，即將曲面看做一個符號距離函數的等值面，曲面內外的距離值得符號相反，而零等值面即為所求的曲面。該方法需要對點云數據進行網格劃分，然后估算每個點的切平面和方向，并以每個點與最近的切平面距離來近似表面距離。這樣即可得到一個符號距離的體數據。這樣，我們就可以利用VTKContourFilter來提取零等值面即可得到相應的網格。 利用人臉點云數據進行人臉網格曲面重建實例如下： #include <vtkAutoInit.h> VTK_MODULE_INIT(vtkRenderingOpenGL); VTK_MODULE_INIT(vtkRenderingFreeType); VTK_MODULE_INIT(vtkInteractionStyle);#include <vtkSmartPointer.h> #include <vtkPolyDataReader.h> #include <vtkPolyData.h> #include <vtkSurfaceReconstructionFilter.h> #include <vtkContourFilter.h> #include <vtkVertexGlyphFilter.h> #include <vtkPolyDataMapper.h> #include <vtkActor.h> #include <vtkRenderer.h> #include <vtkCamera.h> #include <vtkRenderWindow.h> #include <vtkRenderWindowInteractor.h> #include <vtkProperty.h>int main() {vtkSmartPointer<vtkPolyDataReader> reader =vtkSmartPointer<vtkPolyDataReader>::New();reader->SetFileName("fran_cut.vtk");reader->Update();vtkSmartPointer<vtkPolyData> points =vtkSmartPointer<vtkPolyData>::New();points->SetPoints(reader->GetOutput()->GetPoints()); //獲得網格模型中的幾何數據：點集vtkSmartPointer<vtkSurfaceReconstructionFilter> surf =vtkSmartPointer<vtkSurfaceReconstructionFilter>::New();surf->SetInputData(points);surf->SetNeighborhoodSize(20);surf->SetSampleSpacing(0.005);surf->Update();vtkSmartPointer<vtkContourFilter> contour =vtkSmartPointer<vtkContourFilter>::New();contour->SetInputConnection(surf->GetOutputPort());contour->SetValue(0, 0.0);contour->Update();//vtkSmartPointer <vtkVertexGlyphFilter> vertexGlyphFilter =vtkSmartPointer<vtkVertexGlyphFilter>::New();vertexGlyphFilter->AddInputData(points);vertexGlyphFilter->Update();vtkSmartPointer<vtkPolyDataMapper> pointMapper =vtkSmartPointer<vtkPolyDataMapper>::New();pointMapper->SetInputData(vertexGlyphFilter->GetOutput());pointMapper->ScalarVisibilityOff();vtkSmartPointer<vtkActor> pointActor =vtkSmartPointer<vtkActor>::New();pointActor->SetMapper(pointMapper);pointActor->GetProperty()->SetColor(1, 0, 0);pointActor->GetProperty()->SetPointSize(4);vtkSmartPointer<vtkPolyDataMapper> contourMapper =vtkSmartPointer<vtkPolyDataMapper>::New();contourMapper->SetInputData(contour->GetOutput());vtkSmartPointer<vtkActor> contourActor =vtkSmartPointer<vtkActor>::New();contourActor->SetMapper(contourMapper);///double pointView[4] = { 0, 0, 0.5, 1 };double contourView[4] = { 0.5, 0, 1, 1 };vtkSmartPointer<vtkRenderer> pointRender =vtkSmartPointer<vtkRenderer>::New();pointRender->AddActor(pointActor);pointRender->SetViewport(pointView);pointRender->SetBackground(1, 1, 1);vtkSmartPointer<vtkRenderer> contourRender =vtkSmartPointer<vtkRenderer>::New();contourRender->AddActor(contourActor);contourRender->SetViewport(contourView);contourRender->SetBackground(0, 1, 0);pointRender->GetActiveCamera()->SetPosition(0, -1, 0);pointRender->GetActiveCamera()->SetFocalPoint(0, 0, 0);pointRender->GetActiveCamera()->SetViewUp(0,0,1);pointRender->GetActiveCamera()->Azimuth(30);pointRender->GetActiveCamera()->Elevation(30);pointRender->ResetCamera();contourRender->SetActiveCamera(pointRender->GetActiveCamera());vtkSmartPointer<vtkRenderWindow> rw =vtkSmartPointer<vtkRenderWindow>::New();rw->AddRenderer(pointRender);rw->AddRenderer(contourRender);rw->SetSize(640, 320);rw->SetWindowName("3D Surface Reconstruction ");rw->Render();vtkSmartPointer<vtkRenderWindowInteractor> rwi =vtkSmartPointer<vtkRenderWindowInteractor>::New();rwi->SetRenderWindow(rw);rwi->Initialize();rwi->Start();return 0; }
使用VTKSurfaceReconstructionFilter時，主要涉及兩個參數，分別使用函數SetNeighborhoodSize()和SetSampleSpacing()進行設置。 SetNeighborhoodSize：設置鄰域點的個數；而這些鄰域點則用來估計每個點的局部切平面。鄰域點的個數默認為20，能夠處理大多數重建問題。個數設置越多，計算消耗時間越長。當點云分布嚴重不均勻情況下，可以考慮增加該值。
SetSampleSpacing：用于設置劃分網格的網格間距，間距與小，網格越密集，一般采用默認值0.05.
該例的輸出結果如下圖所示：

2.參看資料

1.《C++ primer》
2.《The VTK User’s Guide – 11thEdition》
3. ?張曉東, 羅火靈. VTK圖形圖像開發進階[M]. 機械工業出版社, 2015.

總結

以上是生活随笔為你收集整理的VTK修炼之道56：图形基本操作进阶_表面重建技术（三维点云曲面重建）的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

如果覺得生活随笔網站內容還不錯，歡迎將生活随笔推薦給好友。