open3d之体素化Voxelization有关函数详情（笔记6）

点云和三角形网格是非常灵活但不规则的几何类型。体素网格是在常规 3D 网格上定义的另一种 3D 几何类型，而体素可以被认为是 2D 中像素的 3D 对应物。Open3D 具有可用于处理体素网格的几何类型 VoxelGrid。

注：按照官方文档进行翻译，有空白的地方，是因为官方文档也没给出内容

从三角形网格（from triangle mesh）

Open3D 提供了方法 create_from_triangle_mesh 从三角形网格创建体素网格。它返回一个体素网格，其中与三角形相交的所有体素设置为 1，所有其他体素设置为 0。数voxel_size 定义体素网格的分辨率。

class open3d.data.BunnyMesh

介绍：

BunnyMesh 的数据类包含来自斯坦福 3D 扫描存储库的 BunnyMesh.ply。

方法：

__init__(self: open3d.data.BunnyMesh, data_root: str = '') → None

属性：

data_root：获取数据根目录。数据根在构建时设置或自动确定

download_dir：获取下载目录的绝对路径

extract_dir：获取解压目录的绝对路径

path：BunnyMesh.ply 文件的路径

prefix：获取数据集的前缀

open3d.geometry.VoxelGrid

create_from_triangle_mesh(input, voxel_size)

函数功能：

从给定的 TriangleMesh 创建 VoxelGrid。不转换颜色信息。创建的 VoxelGrid 的边界是从 TriangleMesh 计算的

参数：

input (open3d.geometry.TriangleMesh)：输入的三角网格

voxel_size (float)：VoxelGrid 构造的体素大小

返回：

open3d.geometry.VoxelGrid

从点云（from point cloud）

体素网格也可以使用 create_from_point_cloud 方法从点云创建。如果点云的至少一个点在体素内，则占据一个体素。体素的颜色是体素内所有点的平均值。参数voxel_size 定义体素网格的分辨率。

class open3d.data.ArmadilloMesh

介绍：

ArmadilloMesh 的数据类包含来自 Stanford 3D Scanning Repository 的 ArmadilloMesh.ply

方法：

__init__(self: open3d.cpu.pybind.data.ArmadilloMesh, data_root: str = '') → None

属性：

data_root：获取数据根目录。数据根在构建时设置或自动确定

download_dir：获取下载目录的绝对路径

extract_dir：获取解压目录的绝对路径

path：BunnyMesh.ply 文件的路径

prefix：获取数据集的前缀

open3d.geometry.VoxelGrid

create_from_point_cloud(input, voxel_size)

函数功能：

从给定的 PointCloud 创建一个 VoxelGrid。给定体素的颜色值是落入其中的点的平均颜色值（如果点云有颜色）。创建的 VoxelGrid 的边界是从 PointCloud 计算的

参数：

input (open3d.geometry.PointCloud)：输入的点云

voxel_size (float)：VoxelGrid 构造的体素大小

返回：

open3d.geometry.VoxelGrid

包容性测试

体素网格也可用于测试点是否在占用的体素内。 check_if_included 方法将 (n,3) 数组作为输入并输出 bool 数组。

open3d.geometry.VoxelGrid

check_if_included(self, queries)

函数功能：

逐元素检查列表中的查询是否包含在 VoxelGrid 中。查询是双精度的，并映射到最近的体素

参数：

queries (open3d.utility.Vector3dVector)

返回：

List[bool]

体素雕刻

create_from_point_cloud 和 create_from_triangle_mesh 方法仅在几何体表面上创建占用体素。然而，可以从许多深度图或轮廓中雕刻出体素网格。Open3D 为体素雕刻提供了 carve_depth_map 和 carve_silhouette 方法。

open3d.geometry.TriangleMesh

create_sphere(radius=1.0, resolution=20, create_uv_map=False)

函数功能：

用于创建以 (0, 0, 0) 为中心的球体网格的函数

参数：

radius (float, optional, default=1.0)：球体的半径

resolution (int, optional, default=20)：球体的分辨率。经度将被分成分辨率段（即有分辨率 + 1 条纬线，包括北极和南极）。纬度将被分成`2 * 分辨率段（即有 2 * 分辨率经度线。）

create_uv_map (bool, optional, default=False)：将默认 uv 贴图添加到网格

返回：

open3d.geometry.TriangleMesh

open3d.geometry.VoxelGrid

create_dense(origin, color, voxel_size, width, height, depth)

函数功能：

创建一个体素网格，其中设置了每个体素（因此是密集的）。这是体素雕刻的有用起点

参数：

origin (numpy.ndarray[numpy.float64[3, 1]])：VoxelGrid 的坐标中心

color (numpy.ndarray[numpy.float64[3, 1]])：所有体素的体素颜色

voxel_size (float)：VoxelGrid 构造的体素大小

width (float)：VoxelGrid 的空间宽度扩展

height (float)：VoxelGrid 的空间高度扩展

depth (float)：VoxelGrid 的空间深度扩展

返回：

open3d.geometry.VoxelGrid

open3d.visualization.Visualizer

create_window(self, window_name='Open3D', width=1920, height=1080,

left=50, top=50, visible=True)

函数功能：

创建窗口并初始化 GLFW 的函数

参数：

window_name (str, optional, default='Open3D')：窗口标题名称

width (int, optional, default=1920)：窗口的宽度

height (int, optional, default=1080)：窗口的高度

left (int, optional, default=50)：窗口到屏幕的左边距

top (int, optional, default=50)：窗口到屏幕的上边距

visible (bool, optional, default=True)：窗口是否可见

返回：

bool

open3d.visualization.Visualizer

add_geometry(self, geometry, reset_bounding_box=True)

函数功能：

将几何图形添加到场景并创建相应着色器的功能

参数：

geometry (open3d.geometry.Geometry)：geometry对象

reset_bounding_box (bool, optional, default=True)：设置为 False 以保持当前视点

返回：

bool

open3d.visualization.Visualizer

get_render_option(self)

函数功能：

检索关联的 RenderOption 的函数

参数：

返回：

open3d.visualization.RenderOption

open3d.visualization.Visualizer

get_view_control(self)

函数功能：

检索关联的 ViewControl 的函数

参数：

返回：

open3d.visualization.ViewControl

open3d.visualization.ViewControl

convert_to_pinhole_camera_parameters(self)

函数功能：

将 ViewControl 转换为 camera.PinholeCameraParameters 的函数

参数：

返回：

open3d.camera.PinholeCameraParameters

open3d.visualization.ViewControl

convert_from_pinhole_camera_parameters(self, parameter, allow_arbitrary=False)

函数功能：

参数：

parameter (open3d.camera.PinholeCameraParameters)：要转换的针孔相机参数

allow_arbitrary (bool, optional, default=False)：（允许独断）

返回：

bool

open3d.visualization.Visualizer

poll_events(self)

函数功能：

轮询事件的函数

参数：

返回：

bool

open3d.visualization.Visualizer

update_renderer(self)

函数功能：

通知渲染需要更新的功能

参数：

返回：

None

open3d.visualization.Visualizer

capture_depth_float_buffer(self, do_render=False)

函数功能：

在浮点缓冲区中捕获深度的函数

参数：

do_render (bool, optional, default=False)：设置为 True 进行渲染

返回：

open3d.geometry.Image

open3d.geometry.PointCloud

create_from_depth_image(depth,intrinsic,

extrinsic=(with defaul tvalue), depth_scale=1000.0, depth_trunc=1000.0, stride=1,

project_valid_depth_only=True)

函数功能：

从深度图像和相机创建点云的工厂函数。给定 (u, v) 图像坐标处的深度值 d，对应的 3d 点为：

z = d / depth_scale

x = (u - cx) * z / fx

y = (v - cy) * z / fy

参数：

depth (open3d.geometry.Image)：输入深度图像可以是浮点图像，也可以是 uint16_t 图像。

intrinsic (open3d.camera.PinholeCameraIntrinsic)：相机的内在参数

extrinsic (numpy.ndarray[numpy.float64[4, 4]], optional)：数组 ([[1, 0, 0, 0], [0, 1, 0, 0], [0, 0, 1, 0], [0, 0 ., 0., 1.]])

depth_scale (float, optional, default=1000.0)：深度按 1 / depth_scale 缩放

depth_trunc (float, optional, default=1000.0)：在 depth_trunc 距离处截断

stride (int, optional, default=1)：支持粗略点云提取的采样因子

project_valid_depth_only (bool, optional, default=True)：

返回：

open3d.geometry.PointCloud

open3d.geometry.VoxelGrid

carve_depth_map(self, depth_map, camera_params, keep_voxels_outside_image=False)

函数功能：

从体素网格中删除所有体素，其中体素的边界点均未投影到小于或等于边界点投影深度的深度值。如果 keep_voxels_outside_image 为真，则仅当所有边界点都投影到有效图像位置时才雕刻体素

参数：

depth_map (open3d.geometry.Image)：用于 VoxelGrid 雕刻的深度图（图像）

camera_params (open3d.camera.PinholeCameraParameters)

keep_voxels_outside_image (bool, optional, default=False)：保留不投影到图像中像素的体素

返回：

open3d.geometry.VoxelGrid

open3d.geometry.VoxelGrid

carve_silhouette(self, silhouette_mask, camera_params, keep_voxels_outside_image=False)

函数功能：

从 VoxelGrid 中删除所有体素，其中没有体素的边界点投影到有效的掩码像素（像素值 > 0）。如果 keep_voxels_outside_image 为真，则仅当所有边界点都投影到有效图像位置时才雕刻体素

参数：

silhouette_mask (open3d.geometry.Image)：用于 VoxelGrid 雕刻的剪影轮廓（图像）

camera_params (open3d.camera.PinholeCameraParameters)

keep_voxels_outside_image (bool, optional, default=False)：保留不投影到图像中像素的体素

返回：

open3d.geometry.VoxelGrid

open3d.visualization.Visualizer

destroy_window(self)

函数功能：

销毁窗口的函数。这个函数必须从主线程调用

参数：

返回：

None

open3d.geometry.VoxelGrid

create_from_point_cloud_within_bounds(input, voxel_size, min_bound, max_bound)

函数功能：

从给定的 PointCloud 创建一个 VoxelGrid。给定体素的颜色值是落入其中的点的平均颜色值（如果点云有颜色）。创建的 VoxelGrid 的边界由给定的参数定义

参数：

input (open3d.geometry.PointCloud)：输入的点云

voxel_size (float)：VoxelGrid 构造的体素大小

min_bound (numpy.ndarray[numpy.float64[3, 1]])：VoxelGrid 要创建的最小边界点

max_bound (numpy.ndarray[numpy.float64[3, 1]])：VoxelGrid 要创建的最大边界点

返回：

open3d.geometry.VoxelGrid

open3d.geometry.VoxelGrid

create_from_triangle_mesh_within_bounds(input, voxel_size, min_bound, max_bound)

函数功能：

从给定的 TriangleMesh 创建 VoxelGrid。不转换颜色信息。创建的 VoxelGrid 的边界由给定的参数定义

参数：

input (open3d.geometry.TriangleMesh)：输入的三角网格

voxel_size (float)：VoxelGrid 构造的体素大小

min_bound (numpy.ndarray[numpy.float64[3, 1]])：VoxelGrid 要创建的最小边界点

max_bound (numpy.ndarray[numpy.float64[3, 1]])：VoxelGrid 要创建的最大边界点

返回：

open3d.geometry.VoxelGrid