用python中的vtk求三维空间中两圆柱的交集

在python中使用vtk,我编写了一些代码来为我想要的对象创建一个actor,例如对于cylinder:

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

这个函数返回一个我稍后可以使用它的演员 vtkRender . 现在我想先找出两个给定的圆柱体 Actors 是否相交,然后找到相交点。我能用一下 vtkTriangleFilter 在我的汽缸上用 vtkOBBTree 光线投射来确定交叉点是否发生?

下面是两个相交的定向圆柱体:

首先,您需要处理vtkpolydata对象(即几何体),而不是vtkactor。您可能需要使用vtktransformpolydatafilter输出作为vtkpolydata(正如您在else语句中所做的那样-示例 here )而不是调用setusermatrix。

你可以使用 vtkBooleanOperationPolyDataFilter 可以找到一个例子 here (在C++中,但我确信它可以帮助) here (在python中)。如果生成的几何图形不是空的,则圆柱体相交。

如果它不适合你的需要,你可以使用VTKMyPysiMeDeleLeLink将圆柱体从多数据转换成Image DATA(图像体积,体素);然后计算交叉体体积更容易和更准确(你可以使用)。 vtkImageLogic )还可以将交集转换为VTKPoDeDATA。 vtkFlyingEdges3D (快速版本的 vtkMarchingCubes )

编辑:如评论中所述,因为有许多气缸执行时间是一个问题。您可以通过计算每对圆柱体的轴之间的距离来尝试优化过程,以检测它们是否相交,如果相交,则按本答案第一部分所述计算相交。我的想法如下:计算线段之间的最短距离(描述了一种方法 here ,还有段到段距离的c++代码,这是您需要的)。将距离与两个圆柱体的半径之和进行比较,如果距离较短,则计算交点。