使用Polyhedron_3<Kernel> 声明和定义变量

本文深入探讨了在CGAL库中使用Polyhedron类作为成员变量时遇到的问题,解释了为何不能直接在类内声明和定义,并提供了有效的解决方案。

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typedef CGAL::Cartesian<double>                              Kernel;
typedef Kernel::Vector_3                                     Vector;
typedef Kernel::Point_3                                      Point;
typedef CGAL::Polyhedron_3<Kernel>                           Polyhedron;


用上面的类型 Polyhedron 定义变量的时候,不能用做类的成员变量,否则类的成员函数使用这个变量的时候,这个变量就会被当做没有定义。

 

解决办法就是:放在类外声明和定义变量。(不知为何?)

<think>我们正在讨论如何使用CGAL库将Scale_space_surface_reconstruction_3生成的网格模型输出为可视化文件。根据引用[2][3],CGAL提供了多种数据结构来表示网格,并且有自定义的文件格式,同时也支持其他常见的文件格式。特别地,引用[3]提到了一种基于索引的曲面网格类,它是halfedge数据结构的一种实现,用于表示多面体曲面。在CGAL中,Scale_space_surface_reconstruction_3是一个用于从点云重建曲面的方法。重建的结果是一个网格模型,我们需要将这个网格输出为可视化文件,比如OFF、OBJ或PLY格式。步骤:1.使用Scale_space_surface_reconstruction_3进行重建后,会得到一个多面体曲面(通常是Polyhedron_3类型的对象)。2.然后,我们可以使用CGAL提供的输出函数将网格写入文件。但是,需要注意的是,Scale_space_surface_reconstruction_3的重建结果可能是以一组三角形(或更一般的多边形)的形式存在的。我们可以将其转换为CGAL的Polyhedron_3或者Surface_mesh(引用[3]提到的)数据结构。根据CGAL文档,Scale_space_surface_reconstruction_3的重建结果可以直接转换为Polyhedron_3,或者我们可以使用Surface_mesh来存储。由于引用[3]提到Surface_mesh是一个基于索引的halfedge数据结构,并且更容易动态添加信息,因此它可能是更好的选择。具体步骤:a)进行点云重建,得到重建的曲面(通常是一个三角形集合)。b)将重建的曲面转换为一个Surface_mesh对象(或者直接重建到Surface_mesh)。c)使用CGAL的IO函数将Surface_mesh写入文件。示例代码框架:```cpp#include<CGAL/Exact_predicates_inexact_constructions_kernel.h>#include<CGAL/Scale_space_surface_reconstruction_3.h>#include<CGAL/Scale_space_reconstruction_3/Advancing_front_mesher.h>#include<CGAL/Scale_space_reconstruction_3/Jet_smoother.h>#include<CGAL/Surface_mesh.h>#include<fstream>typedefCGAL::Exact_predicates_inexact_constructions_kernelKernel;typedefKernel::Point_3Point_3;typedefCGAL::Scale_space_surface_reconstruction_3<Kernel>Reconstruction;typedefCGAL::Scale_space_reconstruction_3::Advancing_front_mesher<Kernel>Mesher;typedefCGAL::Scale_space_reconstruction_3::Jet_smoother<Kernel>Smoother;typedefCGAL::Surface_mesh<Point_3>Surface_mesh;intmain(intargc,char**argv){//读取点云数据std::ifstreamin(argv[1]);std::vector<Point_3>points;std::copy(std::istream_iterator<Point_3>(in),std::istream_iterator<Point_3>(),std::back_inserter(points));//创建重建对象Reconstructionreconstruct(points.begin(),points.end());//添加平滑网格化步骤reconstruct.increase_scale(4,newSmoother());reconstruct.reconstruct_surface(newMesher(3));//获取重建后的多边形(三角形)//但是Scale_space_surface_reconstruction_3的重建结果是一组多边形,我们需要将其构建为Surface_mesh//方法:遍历重建后的多边形,将其添加到Surface_mesh中Surface_meshmesh;//重建对象提供了迭代器访问每个多边形(每个多边形由点的索引组成)for(constauto&polygon:reconstruct.polygons()){//每个polygon是一个std::vector<std::size_t>,表示多边形的顶点索引(在points中的索引)//由于重建的是三角形,所以每个多边形有3个点if(polygon.size()!=3)continue;//确保是三角形//将三角形添加到mesh中std::vector<Surface_mesh::Vertex_index>vertices;for(autoidx:polygon){//注意:点云中的点已经存储在points中,我们需要将点添加到mesh中(注意避免重复添加)//但是,我们可以在之前一次性添加所有点,然后通过索引获取顶点描述符//这里我们假设还没有添加点,所以需要先确保所有点都已添加//实际上,我们可以在循环之前先添加所有点}}//更好的方法是:先为每个点创建顶点,然后添加面//但是我们注意到,重建中的多边形使用的是点云中的索引,所以我们可以先创建顶点数组std::vector<Surface_mesh::Vertex_index>vertex_indices;for(constPoint_3&p:points){vertex_indices.push_back(mesh.add_vertex(p));}//然后遍历每个多边形(三角形),添加面for(constauto&polygon:reconstruct.polygons()){if(polygon.size()<3)continue;//跳过非多边形//将索引转换为顶点描述符std::vector<Surface_mesh::Vertex_index>face_vertices;for(autoidx:polygon){//注意:polygon中的索引是点云中的索引,所以我们可以用vertex_indices数组face_vertices.push_back(vertex_indices[idx]);}//添加面mesh.add_face(face_vertices);}//将mesh输出到文件std::ofstreamout("output.off");out<<mesh;out.close();return0;}```注意:上面的代码是一个框架,实际使用中需要根据CGAL版本具体情况进行调整。特别是,Scale_space_surface_reconstruction_3的重建结果可以直接通过`reconstruct.polygons()`获取多边形列表,每个多边形是一个顶点索引的数组(索引对应输入点云)。另外,我们也可以使用Polyhedron_3,但是Surface_mesh更简单,而且可以直接输出到OFF格式。如果重建结果不是三角形(比如四边形),那么需要确保Surface_mesh支持非三角形面(Surface_mesh支持任意大小的面)。此外,CGAL还支持输出为其他格式,如OBJ、PLY等,可以使用CGAL::IO::write_OBJ或CGAL::IO::write_PLY函数(需要包含相应的头文件)。例如,输出为PLY格式:```cpp#include<CGAL/IO/PLY.h>...CGAL::IO::write_PLY("output.ply",mesh);```或者,使用更通用的输出函数:```cpp#include<CGAL/IO/OFF.h>...std::ofstreamout("output.off");CGAL::IO::write_OFF(out,mesh);```请根据实际需要选择输出格式。注意:由于重建过程中可能产生非流形边或孤立的点,输出之前可能需要清理网格。但上述代码仅展示了基本流程。另外,Scale_space_surface_reconstruction_3的重建结果可能包含多个连通分量,上述代码会全部输出。如果需要进一步清理,可以使用CGAL的网格处理函数,比如删除孤立的顶点等。综上所述,主要步骤为:1.读取点云2.进行尺度空间重建3.将重建的多边形转换为Surface_mesh4.将Surface_mesh输出为可视化文件(如OFF,PLY,OBJ等)这样,就可以使用其他可视化软件(如MeshLab)打开生成的文件。注意:在构建Surface_mesh时,我们假设重建的多边形使用的是输入点云中的点,并且我们为每个点添加了一个顶点。然后根据重建的多边形(每个多边形由点的索引组成)添加面。但是,重建过程中可能会对点进行平滑或修改,因此实际点的位置可能不是原始点。然而,Scale_space_surface_reconstruction_3的重建结果中,多边形的顶点仍然是原始点(除非在平滑步骤中改变了点的位置?)。根据文档,Smoother通常不改变点的位置,而是在重建过程中调整尺度空间。所以,我们使用的点还是原始点。如果重建过程中生成了新的点(比如在平滑时),那么上述方法就不适用了。但根据CGAL的Scale_space_surface_reconstruction_3文档,重建结果中的多边形索引指向的是原始点集。因此,上述方法是可行的。如果重建过程中生成了新的点(比如Jet_smoother可能会产生新的点?),那么我们需要从重建对象中获取点集。但是,查看文档,重建对象在重建后仍然使用原始点集,而多边形索引也是基于原始点集。所以,我们仍然使用原始点集。如果遇到问题,请检查CGAL文档或示例代码。最后,生成可视化文件后,可以使用MeshLab等工具查看。相关问题:1.如何提高重建的网格质量?2.除了OFF格式,CGAL还支持哪些网格输出格式?3.如何处理重建后网格中的非流形结构?4.如何对重建的网格进行简化?</think>### 如何使用CGAL库输出重建的网格模型为可视化文件 在CGAL中,将`Scale_space_surface_reconstruction_3`生成的网格输出为可视化文件(如OFF/OBJ/PLY)需遵循以下步骤: #### 核心步骤 1. **重建曲面** 使用`Scale_space_surface_reconstruction_3`处理点云数据: ```cpp #include <CGAL/Scale_space_surface_reconstruction_3.h> // 读取点云 std::vector<Point_3> points = load_points("input.ply"); Reconstruction reconstruct(points.begin(), points.end()); reconstruct.increase_scale(4, new Jet_smoother()); reconstruct.reconstruct_surface(new Advancing_front_mesher()); ``` 2. **转换为Surface_mesh** 将重建结果转换为CGAL的`Surface_mesh`对象(基于半边数据结构[^3]): ```cpp #include <CGAL/Surface_mesh.h> Surface_mesh mesh; for (auto& polygon : reconstruct.polygons()) { std::vector<vertex_descriptor> face_vertices; for (auto idx : polygon) { vertex_descriptor v = mesh.add_vertex(points[idx]); // 添加顶点 face_vertices.push_back(v); } mesh.add_face(face_vertices); // 添加面 } ``` 3. **输出可视化文件** 使用CGAL的IO模块导出为常见格式: ```cpp #include <CGAL/IO/io.h> // 输出OFF格式 std::ofstream("output.off") << mesh; // 输出PLY格式(二进制) CGAL::IO::write_PLY("output.ply", mesh, CGAL::parameters::use_binary_mode(true)); ``` #### 关键注意事项 - **数据结构兼容性** `Surface_mesh`是轻量级网格容器,支持动态属性附加,比`Polyhedron_3`更易操作[^3]。 - **文件格式选择** - OFF:ASCII格式,通用性强 - PLY:支持二进制/颜色/法线,适合精细可视化 - OBJ:支持材质纹理坐标 - **非流形处理** 若重建结果含非流形边,需先调用`CGAL::Polygon_mesh_processing::orient()`修复方向一致性。 #### 完整示例代码框架 ```cpp #include <CGAL/Exact_predicates_inexact_constructions_kernel.h> #include <CGAL/Scale_space_surface_reconstruction_3.h> #include <CGAL/Surface_mesh.h> #include <CGAL/IO/PLY.h> #include <fstream> typedef CGAL::Exact_predicates_inexact_constructions_kernel Kernel; typedef Kernel::Point_3 Point_3; typedef CGAL::Surface_mesh<Point_3> Surface_mesh; int main() { // 1. 加载点云数据 std::vector<Point_3> points = read_points("input.xyz"); // 2. 曲面重建 CGAL::Scale_space_surface_reconstruction_3<Kernel> reconstructor; reconstructor.insert(points.begin(), points.end()); reconstructor.reconstruct_surface(); // 3. 转换为Surface_mesh Surface_mesh mesh; auto vertex_map = mesh.add_property_map<vertex_descriptor, Point_3>("v:point").first; for (const auto& poly : reconstructor.polygons()) { std::vector<vertex_descriptor> face; for (auto idx : poly) { auto v = mesh.add_vertex(points[idx]); put(vertex_map, v, points[idx]); face.push_back(v); } mesh.add_face(face); } // 4. 输出PLY文件 CGAL::IO::write_PLY("reconstruction.ply", mesh); return 0; } ``` #### 可视化工具推荐 - **MeshLab**:开源工具,支持OFF/PLY/OBJ格式的渲染编辑 - **CloudCompare**:适合点云与网格的对比分析 - **ParaView**:科学计算级可视化,支持大规模网格 [^3]: CGAL的曲面网格类是基于索引的halfedge数据结构实现,支持动态属性附加多面体表面表示。
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