【Python-Open3D学习笔记】004Mesh生成方法
PointCloud的TriangleMesh生成方法本文使用csv文件作为点云数据（csv —> DataFrame —> PointCloud）
0. 数据展示
数据可视化方法
import open3d as o3d
from pandas import DataFrame
def visualization_df(df: DataFrame, name: str, folder_name: str = None) -> None:
"""
可视化3D点云数据
:param df: 3D点云数据
:param name: 可视化图形名称
:param folder_name: 用于创建保存过程数据的文件夹
:return: None
"""
points = df[['X', 'Y', 'Z']].values
pcd = o3d.geometry.PointCloud()
pcd.points = o3d.utility.Vector3dVector(points)
o3d.visualization.draw_geometries(, window_name=name, width=1024, height=768)
https://i-blog.csdnimg.cn/direct/f8d0d3f4ea9f40e7968543c622714bc3.png#pic_center
1. Poisson外貌重建
def surface_by_reconstruction(data: DataFrame, show=False):
"""
使用 Open3D 的 Poisson Surface Reconstruction 方法，将点云转为表面网格并填充缝隙
:param data:
:param show: 是否直接显示
:return:
"""
points = data[['X', 'Y', 'Z']].values
# 读取或生成点云
point_cloud = o3d.geometry.PointCloud()
point_cloud.points = o3d.utility.Vector3dVector(points)# 替换为实际点云数据
# 法向量估计（构建表面的前提）
point_cloud.estimate_normals(search_param=o3d.geometry.KDTreeSearchParamHybrid(radius=0.01, max_nn=30))
# Poisson表面重建
mesh, densities = o3d.geometry.TriangleMesh.create_from_point_cloud_poisson(pcd=point_cloud, depth=9)
# 裁剪网格（移除多余的表面）
bbox = point_cloud.get_axis_aligned_bounding_box()
mesh = mesh.crop(bbox)
if show:
# 可视化结果
o3d.visualization.draw_geometries(, window_name="Closed Surface")
return point_cloud, mesh
重建结果：
https://i-blog.csdnimg.cn/direct/f42dbc01de204208b6a2abb4166ae512.png#pic_center
https://i-blog.csdnimg.cn/direct/e789d9e43cc749fb96af05feb77bff88.png#pic_center
2. Alpha Shapes
def surface_by_alpha_shape(data: DataFrame, show=False):
"""
Alpha Shapes 是通过调整参数来生成紧密包裹点云的表面
:param data:
:param show: 是否直接显示
:return:
"""
points = data[['X', 'Y', 'Z']].values
# 读取或生成点云
point_cloud = o3d.geometry.PointCloud()
point_cloud.points = o3d.utility.Vector3dVector(points)
# 使用 Alpha Shapes 生成表面
alpha = 10# 调整alpha值，影响封闭程度
mesh = o3d.geometry.TriangleMesh.create_from_point_cloud_alpha_shape(point_cloud, alpha)
if show:
# 可视化结果
o3d.visualization.draw_geometries(, window_name="Closed Surface")
return point_cloud, mesh
重建结果：
https://i-blog.csdnimg.cn/direct/da95f13c08db450699b1aaae35ebf1e0.png#pic_center
https://i-blog.csdnimg.cn/direct/9aa66f1bcec64da3811b14eeee93063b.png#pic_center
3. 检测边界
def surface_by_hull(data: DataFrame, show=False):
"""
如果点云的开放区域是平坦的，可以直接检测边界并填充多边形
:param data:
:param show: 是否直接显示
:return:
"""
points = data[['X', 'Y', 'Z']].values
# 读取或生成点云
point_cloud = o3d.geometry.PointCloud()
point_cloud.points = o3d.utility.Vector3dVector(points)
# 提取边界
hull, index_list = point_cloud.compute_convex_hull()
hull.orient_triangles()# 统一法向方向
if show:
# 可视化结果
# o3d.visualization.draw_geometries(, window_name="Closed Surface")
o3d.visualization.draw_geometries(, window_name="Closed Surface")
return point_cloud, hull, index_list
重建结果：
https://i-blog.csdnimg.cn/direct/f740d98248eb4e0eb3875a5d7760f5a3.png#pic_center
https://i-blog.csdnimg.cn/direct/64832242e8834c6f868ada5e2f001273.png#pic_center
4. 小结
Poisson外貌重建和Alpha Shapes方法必要对参数举行调整适配，单一使用该方法泛化性不强，如果点云的开放区域是平坦的，可以直接检测边界并添补多边形形成TriangleMesh。
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