XNA检查三维点是否在模型内(fbx)

Question

我和我的朋友们正在开发3D打印机。完成了包括微控制器编程在内的硬件部分的设计。现在我们要分析现有的3D模型。这包括一种检查特定坐标( 3D )是在我们想要打印的3D模型(FBX模型)内部还是外部的方法。目前我们关注的是Unity3D和XNA。我知道了如何处理边界框，但这不是解决XNA问题的聪明方法。所以我的问题是，有没有什么聪明的方法来获取这些信息。

非常感谢您的支持;-)

Answer 1

算法

您正在寻找一种方法来确定一个点是否位于凹面外壳内。这可以通过将Point in Polygon算法扩展到三维来实现。

其思想是通过该点投射光线，并计算与体积的外壳(多边形)的交点。如果点任一侧的射线三角形交点的数量为奇数，则该点位于体积内。

如果性能有问题，简化的边界体积仍然很有用。如果计算光线-多边形交点的代价很高，则应首先检查该点是否位于网格的近似外壳内，该外壳具有较低的性能成本(例如边界框、凸面外壳)。这样你就可以提早丢弃积分。

下面是点在多边形算法的另一个详细解释和一个C语言实现：

• Determining Whether A Point Is Inside A Complex Polygon

选择正确的编程环境

我不知道你为什么要使用XNA甚至Unity来完成这项任务。当然，两者都提供了加载3D模型的能力，但肯定还有更简单、更高效的替代方案。

对于上述算法，您只需访问模型的顶点位置和三角形定义，仅此而已。如果FBX不是必需的，我建议研究一下Wavefront OBJ文件格式。它是一种基于文本的格式，易于理解/解析，几乎所有专业的3D建模应用程序都支持它。

• Wavefront OBJ specification
• OBJ file examples

如果需要FBX，您仍然可以尝试自己解析它们，或者只使用现有的3D转换器。

Answer 2

我会使用体素来完成这样的任务。你的3D打印机在所有轴上都有一些分辨率，所以你可以假设你的体素空间有类似的分辨率。将体素场值转换为打印机运动将相对容易，因此最困难的事情是将网格转换为体素。我相信你可以找到一些库来解决这个问题。

你可以从这里开始：Know any voxel graphics C++ libraries?

Answer 3

一个非常快速的解决方案(绝对不需要数学)来测试一个点是否在实体(封闭的曲面集合)内是使用3D游戏引擎，正如你已经猜测的那样。正如卢修斯所指出的，这有点像是用起重机压死一只苍蝇。但是，它只需要很少的努力就可以工作。

为了证实这一点，我在使用Panda3D之前已经这样做了(如果可以使用任何3D引擎，我也不会感到惊讶)。

碰撞检测才是有用的。正如卢修斯所指出的，你想要检测表面。所以，使用熊猫所谓的"RayCollider“(基本上是一条线)，看看它与3D模型的表面相交了多少次。Panda已经有了做这件事的帮助器函数，并且有很多使用RayColliders检测表面的完整代码示例，当你下载SDK的时候。

然后，简单地迭代所有x，y，z空间，并使用panda辅助函数来移动光线的原点。如果它与奇数个表面发生碰撞-你就在里面。否则，你就在外面了。

与Panda3D的完整代码示例相比，这项任务实际上相当微不足道。学习曲线主要花在熟悉引擎而不是数学上。