threejs物体扫描

博客介绍了Three.js物体扫描效果的实现。基于ImprovedNoise创建地形,可模拟地形效果。还介绍了材质方面的shader及使用代码示例,实现扫描效果需对时间与距离计算,作者希望有大神优化,后续打算写后期处理扫描相关内容。

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threejs物体扫描


前言

在 vue2 中实现 threejs单物体扫描


一、地形

地形是基于 ImprovedNoise 创建,可以创建具有一定规律的随机点,用来模拟地形效果很好。

//引入
import{ ImprovedNoise } from'three/examples/jsm/math/ImprovedNoise'//柏林噪声

funZ(width, height) {
      let size = width * height;
      let data = new Uint8Array(size);
      let perlin = new ImprovedNoise();
      // 控制地面显示效果  可以尝试0.01  0.1  1等不值
      // 0.1凹凸不平的地面效果  1山脉地形效果
      let quality = 1.2;
      // z值不同每次执行随机出来的地形效果不同
      let z = Math.random() * 100;
      for (let j = 0; j < 4; j++) {
        for (let i = 0; i < size; i++) {
          // x的值0 1 2 3 4 5 6...
          let x = i % width;
          // ~表示按位取反 两个~就是按位取反后再取反
          // ~~相当于Math.floor(),效率高一点
          // y重复若干个值
          let y = ~~(i / width);
          // 通过噪声生成数据
          data[i] += Math.abs(perlin.noise(x / quality, y / quality, z) * quality * 1.75);
          // console.log(y);
        }
        // 循环执行的时候,quality累乘  乘的系数是1  显示效果平面
        quality *= 5;
      }

      return data;
    }

// width,height两个变量用控制平面几何体顶点数量
      // 行列两个方向顶点数量不同  显示效果不同   分别为100和250显示不同的效果
      let width = 250, height = 250;
      // 生成地形顶点高度数据
      let data = this.funZ(width, height);
      //创建一个平面地形,行列两个方向顶点数据分别为width,height
      let geometry = new THREE.PlaneBufferGeometry(400, 400, width - 1, height - 1);
      geometry.rotateX(-Math.PI / 2);
      // 访问几何体的顶点位置坐标数据
      let vertices = geometry.attributes.position.array;
      // 改变顶点高度值
      for (let i = 0, j = 0, l = vertices.length; i < l; i++, j += 3) {
        vertices[j + 1] = data[i] * 0.8;
      }
      // 不执行computeVertexNormals,没有顶点法向量数据
      geometry.computeVertexNormals();

      let mymaterial = this.initShader(light)
      this.planeMaterial = mymaterial
      let mesh = new THREE.Mesh(geometry, mymaterial);
      mesh.position.set(200,200,0)
      scene.add(mesh);

二、材质

1.shader

代码如下(示例):

initShader(light){
      let vertexShader = `
      varying vec3 vNormal;
      varying vec2 vUv;
      uniform vec3 myLight;
      varying vec3 lightToPos;
      varying vec3 myPosition;
      ${THREE.ShaderChunk[ "common" ]}
      ${THREE.ShaderChunk[ "bsdfs" ]}
      ${THREE.ShaderChunk[ "shadowmap_pars_vertex" ]}
      void main()
      {
          ${THREE.ShaderChunk['beginnormal_vertex']}
          ${THREE.ShaderChunk['defaultnormal_vertex']}
          ${THREE.ShaderChunk[ "begin_vertex" ]}
          ${THREE.ShaderChunk[ "project_vertex" ]}
          ${THREE.ShaderChunk[ "worldpos_vertex" ]}
          ${THREE.ShaderChunk[ "shadowmap_vertex" ]}
          vec3 mvposition = vec3((modelViewMatrix * vec4( position, 1.0 )).xyz);
          lightToPos = myLight - mvposition;
          vNormal = normalize(normalMatrix * normal);
          vUv = uv;
          myPosition = vec3((modelMatrix * vec4( position, 1.0 )).xyz);
          gl_Position = projectionMatrix * modelViewMatrix * vec4( position, 1.0 );
      }`
      //float dir = length(vNormal * vec3(0.0, 0.0, 1.0));
      let fragmentShader = `
      uniform vec3 myLight;
      uniform float myTime;
      varying vec3 lightToPos;
      varying vec3 vNormal;
      varying vec3 myPosition;
      varying vec2 vUv;
      ${THREE.ShaderChunk[ "common" ]}
      ${THREE.ShaderChunk[ "packing" ]}
      ${THREE.ShaderChunk[ "bsdfs" ]}
      ${THREE.ShaderChunk[ "lights_pars_begin" ]}
      ${THREE.ShaderChunk[ "shadowmap_pars_fragment" ]}
      ${THREE.ShaderChunk[ "shadowmask_pars_fragment" ]}
      void main(){
        float diff = max( dot( vNormal , normalize(lightToPos) ) , 0.0 );
        vec3 diffuse = diff * vec3(0.9,0.5,0.1);//diff * lightColor

        float lighty = abs(myTime - myPosition.x);
        if(lighty<10.0 && myTime>0.0){
          float lighty_Rev = 1.0 - lighty/10.0;
          diffuse = mix(diffuse , vec3(1,1,1) , lighty_Rev);
        }
        gl_FragColor = vec4( diffuse, 1.0);
      }`
      //着色器材质
      let sm = new THREE.ShaderMaterial({
          uniforms: THREE.UniformsUtils.merge( [
            THREE.UniformsLib[ "lights" ],
            {
                myLight: {type: 'v3', value: light.position},
                myTime: {value:0.0}
            },
          ]),
          vertexShader: vertexShader,
          fragmentShader: fragmentShader,
          // side:THREE.DoubleSide,//双面渲染
          side: THREE.FrontSide,
      });
      return sm
    },

2.使用

代码如下(示例):

    /* 扫描 */
    saomiao(isClick){
      if(isClick && this.state=='stop'){this.state = 'moving'}
      if(this.state=='stop'){return}
      this.myTime += 1.8
      if(this.myTime >400){
        this.myTime = 0
        this.state = 'stop'
      }
      this.updateMaterial()
    },
    /* 材质变化参数 */
    updateMaterial(){
      this.planeMaterial.uniforms.myTime.value = this.myTime
    }




    animation(){
      this.saomiao(false);//扫描
      this.controls.update();//更新控制器插件
      this.stats.update();//更新刷新率插件
      this.draw();//渲染
      window.requestAnimationFrame(this.animation);
    },



    <button @click="saomiao(true)">扫描</button>

总结

这种方式实现扫描效果需要对时间与距离进行计算,不知道有没有大神优化。下一篇写一个后期处理的扫描。

                                                             

### 如何在 Three.js 中创建模型的扫描线效果 #### 实现思路 为了实现模型上的扫描线效果,通常采用的方法是在渲染循环中动态改变材质属性或通过着色器来模拟光线扫过物体的效果。具来说: - 使用 `THREE.Line` 或者 `THREE.LineSegments` 来绘制线条。 - 利用时间变量控制顶点位置的变化,从而形成移动的光束感。 - 可以为这些线条设置自定义着色器(ShaderMaterial),以便更精细地调整视觉表现。 对于复杂对象,则可以通过修改其纹理坐标或者应用特殊的贴图技术达到类似目的。如果要让整个场景中的多个物件共享同一光源路径,还可以考虑全局光照解决方案[^1]。 下面是一个简单的例子展示如何使用 JavaScript 和 Three.js 库制作基本的激光扫描动画效果: ```javascript // 初始化场景、相机和渲染器... const scene = new THREE.Scene(); const camera = new THREE.PerspectiveCamera( 75, window.innerWidth / window.innerHeight, 0.1, 1000 ); camera.position.z = 5; const renderer = new THREE.WebGLRenderer({ antialias: true }); renderer.setSize(window.innerWidth, window.innerHeight); document.body.appendChild(renderer.domElement); // 加载OBJ模型并添加到场景中... const loader = new THREE.OBJLoader(); loader.load('path/to/model.obj', function(object){ object.traverse(function(child){ if (child instanceof THREE.Mesh) { child.material.color.setHex(0xffffff); // 设置初始颜色 } }); scene.add(object); }); // 定义一条代表“扫描”的线段... var geometry = new THREE.Geometry(), lineMat = new THREE.LineBasicMaterial({ color : 0xff00ff, linewidth : 2 }); geometry.vertices.push(new THREE.Vector3(-1,-1,0)); geometry.vertices.push(new THREE.Vector3(+1,+1,0)); let line = new THREE.Line(geometry,lineMat); scene.add(line); function animate() { requestAnimationFrame(animate); let t = Date.now()*0.001; // 获取当前时间戳作为参数t // 更新线的位置使其沿Z轴来回运动 var posA = line.geometry.vertices[0]; var posB = line.geometry.vertices[1]; posA.x = Math.sin(t)*2; posA.y = Math.cos(t)*2; posB.x = -Math.sin(t)*2; posB.y = -Math.cos(t)*2; line.geometry.verticesNeedUpdate = true; renderer.render(scene,camera); } animate(); ``` 此代码片段展示了怎样构建一个基础版本的扫描线效果,其中包含了加载 `.obj` 文件以及创建随时间变化而位移的一条直线。当然实际项目里可能还需要进一步优化性能,并加入更多交互逻辑以增强用户验[^4]。
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