如何获取网格的可见顶点和段的列表

Question

我从事三维物体的姿态估计。我正在使用该对象的CAD模型来生成其姿势的所有可能假设。 我正在使用pyopengl从特定的POV渲染对象的视图。任何人都可以解释如何获得所有可见边的列表吗？

所以我使用面部剔除来消除被遮挡的面，但我不知道如何将可见边（索引和段）传递给其他python函数。

如果有其他方法（不使用OpenGL），我会非常感激。

所以我想在渲染图像中得到绘制的边缘：

我真的不希望显示图像。 总之，我有一个CAD模型，我想要一个可以从特定POV中返回可见段的函数。

由于

Answer 1

面部剔除

这仅适用于没有孔的单凸严格缠绕规则网格！

这个想法是2个向量的点积的符号将告诉你向量是否相反。因此，如果我们有一个正常的指向和查看方向，那么对于转向相机/查看器的面部，它们的点应该是负的。

由于您不想渲染只选择可见的平面/边缘，您可以完全在 CPU 侧执行此操作。你需要的是让你的网格以平面的形式存在（无论三角形，四边形或其他什么都没关系）所以假设三角形（对于更多的点，你只需将它们添加到_face但是为了计算仍然只使用{{ 1}}）...每个面都应该有顶点和正常。

v0,v1,v2

现在你已经有了顶点struct _face { double v0[3],v1[3],v2[3],n[3]; }; List<_face> mesh; 。所有这些都应按严格的缠绕规则订购。这意味着如果您从外部观察任何面部，则应仅形成 CW （顺时针）循环（或仅 CCW （逆时针）循环）。要计算法线，您只需利用交叉积，它返回垂直于两个操作数的向量：

v0,v1,v2

如果你需要矢量数学，请参阅

• Understanding 4x4 homogenous transform matrices

在底部是如何计算这个...也是你需要的相机方向的整个答案所以阅读它...

现在，如果您的网格具有严格的缠绕规则，则所有计算的法线都指向网格外（或向内取决于您的坐标系， CW / CCW 和交叉积中的操作数顺序）。假设他们都指出了（如果不只是否定正常）。

如果您没有严格的缠绕规则计算网格的平均点（总和所有顶点并除以它们的计数），这将是您对象的中心n = cross(v1-v0,v2-v1) // cross product n = n / |n| // optional normalize to unit vector 。现在只需计算

c

如果不是肯定否定dot(n,(v0+v1+v2)/3 - c) 。这将修复你的法线（你也可以反转n来修复网格。

现在相机和网格通常有自己的4x4变换矩阵。从网格 LCS （局部坐标系）转移到 GCS （＆＃34;世界＆＃34;全球坐标系），另一个转移到 GCS 到相机 LCS （屏幕）。我们不需要对此进行预测，因为我们没有渲染......所以我们需要为每张脸做些什么：

1. 将v0,v1,v2转换为 GCS

2. 计算n

   其中dot(n,camera_view_direction) GCS 向量指向视图方向。您可以直接从直接相机矩阵中获取它。它通常是camera_view_direction轴向量（在 OpenGL 透视图中它是Z）。当心用于渲染的相机矩阵是逆矩阵，所以如果情况要先计算反转，要么转置它，因为我们不需要偏移......

3. 根据＃2

的标志判断面部是否可见

同样，所有数学都在上面的链接中解释......

如果你没有网格矩阵（没有改变位置或方向），你可以假设它的矩阵是单位一，这意味着-Z所以不需要转换。

在某些情况下，没有摄像头，只有网格矩阵（我怀疑你的情况）然后它是相似的你只是忽略相机变换并使用GCS = mesh LCS或(0,0,-1)作为视图方向。

另见：

• Understanding lighting in OpenGL

它应该对法线主题有所启发。