三维网格交集 Python

Question

我刚开始使用面向有限元分析的 3D 网格，希望能建模材料中包含物（任何形状，但主要关注球体和椭球体）在立方状矩阵中的情况。这些包含物不应相互重合。

因此，我想使用一些 Python 包来绘制基本对象，查找它们的交集（如果存在）并导出几何图形（或对其进行网格化并导出）。在球体的情况下，我编写了自己的解决方案，但我认为将其扩展到除球体外的任何形状都将非常困难。

经过几天的寻找适当的库/模块，我无法确定该使用哪一个。

我想使用 Python 作为主要语言，因为它易于使用、开源并且我已经有一些了解。

因此查看了此链接：Good geometry library in python?

但：

• SymPy。似乎仅适用于2D对象。
• pyeuclid。看起来在其Google Code页面上已停止更新。
• CGAL。它似乎是最先进的，但我无法确定它是否进行交集。
• geometry-simple。也已停止更新，我认为它无法处理3D对象。
• pythonocc。缺乏文档是一个重要问题。
• Open mesh。看起来是一个不错的替代方案，但我无法确定它是否进行交集。

我可能缺少一些功能或库，对此我感到抱歉。 如果确实需要并且有用的话，我可以尝试使用 C++，因为根据这里，这里和这里所述，它似乎具有更多的几何库。 此外，我想要提到，我主要在 Windows 10 上工作，我的 Linux 经验很少，但我可以挑战自己。

总结我的问题：是否有任何好的 Python（如果可能）库可以找到 3D 对象之间的交集？我是否缺少应该知道的任何功能或库？非常感谢您给出任何指导意见！

非常感谢您的帮助！

- Ger

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我喜欢你精心设计的问题。但是恐怕，就目前而言，它不符合SO的主题要求。 - Mr. T

嗨，@Mr.T太遗憾了...我会尝试重新编写它，可能更加注重软件。也许用gmsh。非常感谢！ - Ger

Answer 1

您可能想要查看我的代码库之一pygalmesh。它与CGAL接口，因此使用级集函数进行网格构建。所有域组合（交集、联合、差异）都已实现。

- Nico Schlömer

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非常感谢您的回答，@Nico。这似乎是解决我的问题的很好的方法！问候 - Ger

Answer 2

有没有在Python中能够找到3D对象交集的好库（如果可能的话）？

一个不错的选择是使用开源库MeshLib，它是用C++编写的，但也有一个Python接口和可通过pip install下载的包。

使用MeshLib减去两个球体的代码示例（类似于其他答案）：

import meshlib.mrmeshpy as mr

# create a mesh of default sphere with radius 1:
sparams = mr.SphereParams()
smallSphere = mr.makeSphere(sparams)

# create a large sphere with more points and triangles
sparams.numMeshVertices = 400
sparams.radius = 2
bigSphere = mr.makeSphere(sparams)

# shift smaller sphere from the origin on 2 units along Z axis:
transVector = mr.Vector3f()
transVector.z = 2
diffXf = mr.AffineXf3f.translation(transVector)
smallSphere.transform(diffXf)

# find the difference mesh between two spheres:
diff = mr.boolean( bigSphere, smallSphere, mr.BooleanOperation.DifferenceAB )

# save the result in file:
mr.saveMesh(diff.mesh, mr.Path("diffSpheres.stl"))

结果大致如下：

- Fedor

Answer 3

我发帖是为了帮助完善解决方案列表。

一个非常pythonic的库是pymadcad（我是作者）。

它旨在操作和生成三角网格，以创建机械零件的3D模型，包括boolean operations。它可能适合您的应用程序，至少您正在寻找的操作应该在其中，因为您的网格应该代表物理对象。

一个简单的网格交叉示例：

from madcad import *

a = icosphere(vec3(0,0,0), 1)
b = icosphere(vec3(1,0,0), 0.8)
result = difference(a, b)

io.write(result, '/tmp/result.stl')
show([result])

你将会得到以下内容：

当然，您也可以对导入的网格进行相同的操作。 对于您的应用程序来说，唯一的问题是pymadcad没有生成专用于有限元的三角剖分的功能，这意味着使用madcad操作可能会得到包含细长三角形的网格，这对于有限元来说并不理想。

- jimy byerley