使用Python中VTK来在三维空间内找到两个圆柱的交点

Question

使用Python中VTK来在三维空间内找到两个圆柱的交点

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使用Python中的VTK，我编写了一些代码来为我想要的对象创建一个演员，例如圆柱体：

Original Answer翻译成"最初的回答"

def cylinder_object(startPoint, endPoint, radius, my_color="DarkRed"):
    USER_MATRIX = True
    colors = vtk.vtkNamedColors()

    cylinderSource = vtk.vtkCylinderSource()
    cylinderSource.SetRadius(radius)
    cylinderSource.SetResolution(50)

    rng = vtk.vtkMinimalStandardRandomSequence()
    rng.SetSeed(8775070)  # For testing.8775070

    # Compute a basis
    normalizedX = [0] * 3
    normalizedY = [0] * 3
    normalizedZ = [0] * 3

    # The X axis is a vector from start to end
    vtk.vtkMath.Subtract(endPoint, startPoint, normalizedX)
    length = vtk.vtkMath.Norm(normalizedX)
    vtk.vtkMath.Normalize(normalizedX)

    # The Z axis is an arbitrary vector cross X
    arbitrary = [0] * 3
    for i in range(0, 3):
        rng.Next()
        arbitrary[i] = rng.GetRangeValue(-10, 10)
    vtk.vtkMath.Cross(normalizedX, arbitrary, normalizedZ)
    vtk.vtkMath.Normalize(normalizedZ)

    # The Y axis is Z cross X
    vtk.vtkMath.Cross(normalizedZ, normalizedX, normalizedY)
    matrix = vtk.vtkMatrix4x4()
    # Create the direction cosine matrix
    matrix.Identity()
    for i in range(0, 3):
        matrix.SetElement(i, 0, normalizedX[i])
        matrix.SetElement(i, 1, normalizedY[i])
        matrix.SetElement(i, 2, normalizedZ[i])
    # Apply the transforms
    transform = vtk.vtkTransform()
    transform.Translate(startPoint)  # translate to starting point
    transform.Concatenate(matrix)  # apply direction cosines
    transform.RotateZ(-90.0)  # align cylinder to x axis
    transform.Scale(1.0, length, 1.0)  # scale along the height vector
    transform.Translate(0, .5, 0)  # translate to start of cylinder

    # Transform the polydata
    transformPD = vtk.vtkTransformPolyDataFilter()
    transformPD.SetTransform(transform)
    transformPD.SetInputConnection(cylinderSource.GetOutputPort())

    # Create a mapper and actor for the arrow
    mapper = vtk.vtkPolyDataMapper()
    actor = vtk.vtkActor()
    if USER_MATRIX:
        mapper.SetInputConnection(cylinderSource.GetOutputPort())
        actor.SetUserMatrix(transform.GetMatrix())
    else:
        mapper.SetInputConnection(transformPD.GetOutputPort())
    actor.SetMapper(mapper)
    actor.GetProperty().SetColor(colors.GetColor3d(my_color))
    return actor

这个函数可以返回一个演员，我可以使用 vtkRender 后来呈现它。现在，我想首先找到两个给定圆柱的Actors是否相交，其次是找到交点。我能否在我的圆柱上使用vtkTriangleFilter，并使用vtkOBBTree和射线投射来查找是否发生了交集？

这里有两个方向的圆柱相交：

- shahriar

1个回答

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可以查看英文原文，
原文链接

- L.C. · Accepted Answer

首先，您需要处理vtkPolyData对象（即几何图形），而不是vtkActor。您可能需要使用vtkTransformPolyDataFilter输出作为您的vtkPolyData（就像在else语句中所做的那样 - 示例here），而不是调用setUserMatrix。

您可以使用vtkBooleanOperationPolyDataFilter：可以在here（用C++编写，但我相信它会有所帮助）和here（用Python编写）找到示例。如果生成的几何图形不为空，则圆柱体相交。

如果它不能满足您的需求，您可以使用vtkImplicitModeller将圆柱体从polydata转换为imagedata（图像体积，体素），然后计算交集体积会更容易和更准确（您可以使用vtkImageLogic）。您还可以使用vtkFlyingEdges3D（vtkMarchingCubes的快速版本）将交集转换回vtkPolyData。

编辑：如评论中所讨论的，因为有许多圆柱体，执行时间是一个问题。您可以尝试通过计算每对圆柱体轴之间的距离来优化该过程，以检测它们是否相交，并在它们相交的情况下按照本答案的第一部分所述计算交点。我的想法是：计算线段之间的最短距离（一种方法在这里描述），还有线段到线段距离的c++代码（这就是您需要的）。将距离与两个圆柱体的半径之和进行比较，如果距离更短，则计算交点。