点云到体积

Question

我有一个笛卡尔坐标的点云。使用python，我想将这些点包裹在一个网格中，然后获得一个云的体积。这些点分布在整个云中，而不仅仅是表示最外面的曲面。我想包裹最外面的表面。谁能告诉我哪里有图书馆可以帮我解决这个问题？你建议我使用哪些函数来包装，然后计算体积？

提前感谢您的帮助！

Answer 1

您需要做的是计算点云的Convex Hull。

您可以使用https://github.com/daavoo/pyntcloud (欢迎贡献)来做到这一点。

以下是步骤：

从文件加载点云：

from pyntcloud import PyntCloud
diamond = PyntCloud.from_file("test/data/diamond.ply")

下面是这个样例点云的外观：

​

计算凸包

这使用了scipy的Qhull库包装：

convex_hull_id = diamond.add_structure("convex_hull")

您可以像这样访问凸面外壳：

convex_hull = diamond.structures[convex_hull_id]

可视化凸面外壳

可以从凸面外壳线生成网格，如下所示：

diamond.mesh = convex_hull.get_mesh()

并将点云+网格保存为文件(例如ply格式)并在任何三维网格软件(例如Meshlab)中可视化：

diamond.to_file("diamond_hull.ply", also_save=["mesh"])

以下是在meshlab中可视化的输出：

​

​

从凸包中获取体积

最后，您可以像这样简单地访问凸包的体积：

volume = convex_hull.volume

使用球体进行测试

要测试此方法的精度，可以运行以下代码。

这将生成球体(半径为25)的点云，并使用凸包计算体积：

from pyntcloud import PyntCloud
from pyntcloud.geometry.models.sphere import create_sphere
cloud = PyntCloud(create_sphere(center=[0, 0, 0], radius=25, n_points=100000))
convex_hull_id = cloud.add_structure("convex_hull")
convex_hull = cloud.structures[convex_hull_id]
print(convex_hull.volume)

输出：

65439.21101051165

因为它是一个球体，所以我们可以计算实际体积：

import numpy as np
# google: volume of sphere
print((4/3) * np.pi * (25 ** 3))

输出：

65449.84694978735

Whit非常接近，因为我们使用的是米，并且我们只使用100000个点来近似球体