使用simple_3dviz进行三维模型投影

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本文章来自于专栏《Python三维模型处理基础》的系列文章，专栏地址为：https://blog.csdn.net/suiyingy/category_12462636.html。

上一篇博文《三维模型相机视角投影详细介绍及python程序解析》详细介绍了三维投影原理、相机位姿设置及其pyrender投影实现，地址为“https://blog.csdn.net/suiyingy/article/details/134043042”。本节介绍另一种基于simple_3dviz的实现方式。

在计算机图形学中，三维模型投影是指将三维空间中的对象投影到二维平面上，以便于显示和分析。在本文中，我们将以俯视图和左视图为例，介绍如何使用simple_3dviz库进行三维模型投影。

simple_3dviz是一个基于Python的简单三维可视化工具库，它提供了一些方便的函数和类，用于创建和显示三维场景，并对三维模型进行投影和渲染。我们将使用trimesh库加载三维模型，并将其转换为simple_3dviz的Mesh对象进行投影。

1 操作步骤

（1）导入所需的库

首先，我们需要导入一些必要的库，包括os、cv2、trimesh、numpy等。这些库将用于文件处理、图像处理和三维模型操作。我们需要安装所需的库，包括trimesh和simple_3dviz。可以使用pip命令进行安装：

pip install trimesh simple_3dviz opencv-python

（2）trimesh转simple_3dviz

在simple_3dviz中，模型文件需要具有材质色彩信息。然而，示例模型obj文件通常没有该信息。因此，我们需要使用trimesh库将模型文件读取为trimesh的mesh对象。为此，我们可以使用trimesh_to_simple_3dviz函数将顶点、网格和颜色信息提取并转换为simple_3dviz的Mesh对象。

（3）俯视图

在生成俯视图之前，我们需要确定窗口尺寸、图片背景、相机位置和观察目标位置等参数。然后，我们可以使用simple_3dviz的render函数生成俯视图，并将结果保存为图片文件。最后，我们可以使用cv2库读取图片文件并显示俯视图。

（4）左视图

生成左视图的步骤与俯视图类似，只需调整相机位置和观察目标位置等参数即可。通过简单地修改这些参数，我们可以轻松地生成不同角度的视图。

2 程序示例

我们将给出使用simple_3dviz进行三维模型投影的完整代码示例。详细Python示例程序下载地址为“https://download.csdn.net/download/suiyingy/88489340”，或者在“乐乐感知学堂”內回复“3d处理基础”即可。程序文件夹为“06_mesh_project_simple_3dviz”。

# -*- coding: utf-8 -*-
'''
以俯视图和左视图为例，使用simple_3dviz进行三维模型投影
'''
import os
import cv2
import trimesh
import numpy as np
from simple_3dviz.window import show
from simple_3dviz import Scene, Mesh
from simple_3dviz.utils import render
from simple_3dviz.behaviours.io import SaveFrames
from simple_3dviz.renderables.textured_mesh import Material, TexturedMesh, read_mesh_file

# trimesh转simple_3dviz
# 由于simple_3dviz的模型文件需要有材质色彩信息，但示例模型obj没有该信息。
# 采用read_mesh_file读取没有材质信息的模型文件会报错。
# 因此这里先使用trimesh读取，然后转成simple_3dviz的mesh
def trimesh_to_simple_3dviz(mesh):
    # 省略函数实现细节...

# 俯视图
def show_top_view(mesh):
    # 省略函数实现细节...

# 左视图
def show_left_view(mesh):
    # 省略函数实现细节...

if __name__ == '__main__':
    # 加载三维模型
    mesh = trimesh.load('model.obj', force='mesh')
    # 俯视图
    show_top_view(mesh)
    # 左视图
    show_left_view(mesh)

3 投影效果

示例模型的俯视图和左视图分别如下所示。由于程序采用trimesh读取模型并转换为simple_3dviz的mesh对象，并且材质颜色只使用了顶点颜色。因而，整体成像色彩与模型实际色彩有所差异。更好的成像效果请参考上一节pyrender实现《三维模型相机视角投影详细介绍及python程序解析》，地址为“https://blog.csdn.net/suiyingy/article/details/134043042”。simple_3dviz更适合于有材质信息的模型。

图1 示例模型俯视图

图2 示例模型左视图

4 总结

在本文中，我们详细介绍了如何使用simple_3dviz库进行三维模型的俯视图和左视图投影。通过简单的步骤和代码示例，我们可以轻松地生成不同角度的三维模型投影，并将结果保存为图片文件。使用simple_3dviz库可以帮助我们更好地理解和展示三维模型，对于计算机图形学和计算机视觉等领域的研究和应用具有重要意义。