Part1前言

模型重心坐标就是在模型正中心那个点的坐标。本文介绍一种方法，可以通过代码的方式自动获取模型重心坐标。本方式适用于常用的所有模型。

Part2重心坐标

我们都学过初中几何，可以知道三角形重心是三角形三条中线的交点。当几何体为匀质物体时，重心与形心重合。下图中O为三角形的重心。

换算成笛卡尔坐标系
三角形三个顶点为(x1,y1),(x2,y2),(x3,y3)
那么重心坐标 =（(X1+X2+X3)/3,(Y1+Y2+Y3)/3）
到了我们三维模型中，重心坐标依旧和这个公式类似，等于所有三角面重心点之和的平均值。
模型重心如下图所示：

Part3代码获取模型重心

这里我们通过assimp库来获取模型的重心。关于assimp，参考我们上一篇文章。三维模型格式转换神器-assimp

这里我们以fbx模型为例，来说明获取重心的步骤。分为以下几个步骤：
1、加载模型获取aiScene
2、遍历aiScene下RootNode下的所有节点
3、获取aiMesh来计算模型的重心

1加载模型

加载模型示例代码如下：

auto inFile = R"(tt2.fbx)";Assimp::Importer mImporter;const aiScene *mScenePtr = mImporter.ReadFile(inFile, aiProcess_MakeLeftHanded);if (nullptr == mScenePtr){std::cout << "nullptr == mScenePtr" << std::endl;return -1;}

2遍历node

整个assimp的场景是一个树状结构，从root节点开始，如下图

我们通过递归进行遍历

void FindMesh(const aiScene *scene, aiNode *node)
{FindMeshInfo(scene, node);for (unsigned int m = 0; m < node->mNumChildren; ++m){FindMesh(scene, node->mChildren[m]);}
}

调用递归遍历函数如下：

auto rootNode = mScenePtr->mRootNode;FindMesh(mScenePtr, rootNode);

3计算重心

重心的计算是最复杂的部分，分为两个步骤。
第一步：计算网格体的重心
第二步：加上变换矩阵
变换矩阵是指增加在模型上面的平移旋转缩放的变换矩阵，从而导致模型的重心位置发生变化。

计算网格体的重心又细分为一下两步：
1、计算每个三角面的重心点
2、计算所有三角面重心之和的平均值

代码示例

aiVector3D nodeCenter(0, 0, 0);for (unsigned int meshi = 0; meshi < node->mNumMeshes; meshi++){auto meshIndex = node->mMeshes[meshi];auto mesh = scene->mMeshes[meshIndex];aiVector3D meshCenter(0, 0, 0);for (unsigned int facei = 0; facei < mesh->mNumFaces; facei++){aiVector3D faceCenter(0, 0, 0);auto face = mesh->mFaces[facei];for (unsigned int indicei = 0; indicei < face.mNumIndices; indicei++){auto indice = face.mIndices[indicei];faceCenter = faceCenter + mesh->mVertices[indice];}faceCenter = faceCenter /= (ai_real)face.mNumIndices;meshCenter = meshCenter + faceCenter;}meshCenter = meshCenter /= (ai_real)mesh->mNumFaces;nodeCenter = nodeCenter + meshCenter;}nodeCenter = nodeCenter /= (ai_real)node->mNumMeshes;

加上旋转变换矩阵示例如下：

nodeCenter = nodeCenter /= (ai_real)node->mNumMeshes;nodeCenter = nodeCenter *= node->mTransformation;auto parent = node->mParent;while (true){if (nullptr == parent){break;}std::string name = parent->mName.C_Str();nodeCenter = nodeCenter *= parent->mTransformation;parent = parent->mParent;}std::cout << node->mName.C_Str() << std::endl;std::cout << "x:" << nodeCenter.x << " y:" << nodeCenter.y << " z:" << nodeCenter.z << std::endl;

4与3dmax重心坐标比较

由于模型存在右手坐标系以及Y轴向上和Z轴向上，所以求出的模型重心坐标在各自坐标系下都有稍许区别。这里与3dmax进行比较结论如下：

1、当3dmax导出的fbx为Z轴向上时
3dmax坐标如下：
box01：中心点坐标（0,-0.5,1）
box02：中心点坐标（0,1.5,1）
box03：中心点坐标（2,-0.5,0）

assimp计算结果，采用左手坐标系
box01：中心点坐标 （0,-0.5,-1）
box02：中心点坐标（0,1.5,-1）
box03：中心点坐标（2,-0.5,0）

结论：整个重心点坐标，只需要Z轴取反，即可和3dmax一致

1、当3dmax导出的fbx为Y轴向上时
3dmax坐标如下：
box01：中心点坐标（0,-0.5,1）
box02：中心点坐标（0,1.5,1）
box03：中心点坐标（2,-0.5,0）

assimp计算结果，依旧采用左手坐标系
box01：中心点坐标 （0,1,-0.5）
box02：中心点坐标（0,1,1.5）
box03：中心点坐标（2,0,-0.5）

结论：整个重心点坐标，只需要交换Y轴和Z轴，即可和3dmax一致

Part4总结

本文主要介绍了如何通过assimp获取模型的重心坐标。项目开源地址：
https://github.com/inveta/ModelProcess

Part5关于IN VETA

IN VETA是一支由建模、美术、UE5组成的年轻团队。

我们的开源项目：
https://github.com/inveta

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