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一、概述
1.1体素网格
1.2八叉树构建
1.3应用
二、代码实现
2.1关键函数
2.2完整代码
三、实现效果
3.1原始点云
3.2体素网格
3.3八叉树
3.4体素网格 一、概述 八叉树#xff08;Octree#xff09;是一种树状数据结构#xff0c;用于递归地将三维空间划分为…目录
一、概述
1.1体素网格
1.2八叉树构建
1.3应用
二、代码实现
2.1关键函数
2.2完整代码
三、实现效果
3.1原始点云
3.2体素网格
3.3八叉树
3.4体素网格 一、概述 八叉树Octree是一种树状数据结构用于递归地将三维空间划分为更小的八个子空间每个子空间称为一个八叉体octant。八叉树广泛应用于计算机图形学、三维建模、点云处理和碰撞检测等领域。使用八叉树可以高效地管理和查询三维空间中的数据点。 1.1体素网格 体素网格是一种将三维空间划分为固定大小的立方体称为体素的结构。体素网格的每个体素可以用来存储空间中某个区域的特征或数据点。在点云处理中体素网格可以用于数据降采样和空间分割。 1.2八叉树构建 从体素网格构建八叉树的步骤如下 初始化八叉树将整个点云数据的边界作为根节点的边界。递归划分空间将每个节点的空间递归地划分为八个子节点直到满足停止条件如达到最大深度或每个节点中的点数小于某个阈值。点分配将点云中的点分配到对应的八叉体中根据点的坐标决定其所属的子节点。 1.3应用 加速空间查询八叉树可以高效地进行空间查询如邻域搜索、范围查询和最近邻搜索。通过递归划分空间查询的时间复杂度大大降低。 点云压缩和存储通过递归划分空间并仅存储非空节点可以有效地压缩点云数据提高存储效率。 碰撞检测在物理模拟和计算机图形学中八叉树用于加速碰撞检测减少需要检测的对象对数目。 层次细节LOD表示在三维建模和渲染中八叉树用于表示不同层次的细节根据视距选择合适的细节级别进行渲染提高渲染效率。 二、代码实现
2.1关键函数 1.从点云中构建体素 函数create_from_triangle_mesh实现从从三角形网格中创建一个体素网格。 2.从体素网格构建八叉树 函数create_from_voxel_grid(voxel_grid)从Open3D的VoxelGrid几何结构中构造八叉树。 输入VoxelGrid的每个体素都被视为3D空间中的一个点其坐标对应于该体素的原点。 每个叶节点都采用其相应体素的颜色。 3.从八叉树构建体素网格 函数to_voxel_grid()将octree转化为VoxelGrid 2.2完整代码
import open3d as o3d
import numpy as nppcd o3d.io.read_point_cloud(hand.pcd)
# 点云归一化到单位立方体中
pcd.scale(1 / np.max(pcd.get_max_bound() - pcd.get_min_bound()),centerpcd.get_center())o3d.visualization.draw_geometries([pcd])
# 从点云中创建体素网格
print(voxelization)
voxel_grid o3d.geometry.VoxelGrid.create_from_point_cloud(pcd,voxel_size0.001)
# 可视化体素网格
o3d.visualization.draw_geometries([voxel_grid])# 初始化八叉树最大树深设置为8
octree o3d.geometry.Octree(max_depth8)
# 从体素网格中构建八叉树
octree.create_from_voxel_grid(voxel_grid)
# 可视化八叉树
o3d.visualization.draw_geometries([octree])
# 从八叉树转换成网格
voxel_g octree.to_voxel_grid().create_from_point_cloud(pcd,voxel_size0.01)
# 可视化体素网格
o3d.visualization.draw_geometries([voxel_g])
三、实现效果
3.1原始点云 3.2体素网格 3.3八叉树 3.4体素网格
