OpenMesh 教程：使用网格属性和特性

最新推荐文章于 2025-01-21 09:36:24 发布

泊柴

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分类专栏：计算机图形学

原文链接：https://www.graphics.rwth-aachen.de/media/openmesh_static/Documentations/OpenMesh-Doc-Latest/a04341.html

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使用网格属性和特性

翻译，原文链接

注：原文标题为 Using mesh attributes and traits. Attribute 中文意思是属性，前面几篇文章中提到的 Property 中文翻译也是属性，我也不知道怎么翻译才能体现两个词的区别。从英文来看，Attribute 有附加和归属的意思，而 Property 有财产的意思，所以简单地可以认为 Attribute 指的是固有属性，一旦定义便不可删除，Property 则指的是可删除和添加的动态属性。

本文的主要内容是说明如何改变坐标、法向量、颜色和纹理 (positions, normals, colors, textures) 等变量的数据类型。

在前面的教程中 (使用标准属性) ，我们介绍了如何利用 request 函数来使用标准属性，而这些属性的数据类型通过 handle 的模板参数 (MyMesh::FPropHanleT<int>) 来确定，我们将标准属性的数据类型称为网格特性 (mesh traits)。有了这些特性，我们就可以拓展网格的数据结构，可以改变下面两个重要的特征：

改变坐标、法向量、颜色和纹理坐标
拓展网格要素 Vertex, Face, Edge, and Halfedge （参见 Extending the mesh using traits ）

所有自定义特性都必须派生于默认特性

struct MyTraits : OpenMesh::DefaultTraits

如上文所说，我们可以改变 MyMesh::Point, MyMesh::Normal, MyMesh::Color, MyMesh::TexCoord 的数据类型。具体的方法就是在定义 MyTraints 时重新定义这些网格基础类型的，新的类型既可以是 OpenMesh 已有的类型，也可以是其他库中的类型 (如 Eigen)。比如下面的代码就将 MyMesh::Point 标量数据类型由默认的 float 改为 double ，也就是用 OpenMesh::Vec3d 替换 OpenMesh::Vec3d

typedef OpenMesh::Vec3d Point;
typedef OpenMesh::Vec3d Normal;

(一般情况下，Point 和 Normal 的标量数据类型最好保持一致，避免后续计算中有太多的类型转换)

值得注意的是，上面的代码其实是覆盖的父类 OpenMesh::DefaultTraits 中的默认定义。实际上 OpenMesh::DefaultTraits 一般都是空的，但它隐式地定义了 Point, Normal, TexCoord, Color 和另外一个属性 (attribute)

 // HalfedgeAttributes( OpenMesh::Attributes::PrevHalfedge );

PrevHalfedge 和之前的动态属性不同，它并不控制任何属性 (property)，但是它对网格类型却有很大的影响，因为它表示的是半边 (halfedge) 的结构。它有两方面的影响：

快速读写 previous halfedge
增加内存消耗

是否使用这个特性取决于我们的需求。举个例子，在用函数 add_face() 创建面时，如果有 previous halfedge 的信息，计算量就会大幅下降。通常情况下，我们都会使用这个性质，如果不用的话，可以用下面的代码删除它

// HalfedgeAttributes( OpenMesh::Attributes::None );

这样每条边我们就可以少 8 字节的内存，可以节省相当多的内存，因为根据 Euler 公式 $V - E + F = 2 (1 - g)$ ,对于三角形网格 $g = 0$ ，边的数量 E 近似等于 $\approx 3 V$

本文的完整代码如下

#include <iostream>
#include <typeinfo>
// --------------------
#include <OpenMesh/Core/IO/MeshIO.hh>
#include <OpenMesh/Core/Mesh/TriMesh_ArrayKernelT.hh>
#include <OpenMesh/Core/Geometry/VectorT.hh>
#ifndef DOXY_IGNORE_THIS
// Define my personal traits
struct MyTraits : OpenMesh::DefaultTraits
{
  // Let Point and Normal be a vector of doubles
  typedef OpenMesh::Vec3d Point;
  typedef OpenMesh::Vec3d Normal;
  // Already defined in OpenMesh::DefaultTraits
  // HalfedgeAttributes( OpenMesh::Attributes::PrevHalfedge );
  
  // Uncomment next line to disable attribute PrevHalfedge
  // HalfedgeAttributes( OpenMesh::Attributes::None );
  //
  // or
  //
  // HalfedgeAttributes( 0 );
};
#endif
// Define my mesh with the new traits!
typedef OpenMesh::TriMesh_ArrayKernelT<MyTraits>  MyMesh;
// ------------------------------------------------------------------ main ----
int main(int argc, char **argv)
{
  MyMesh mesh;
  if (argc!=2)
  {
    std::cerr << "Usage: " << argv[0] << " <input>\n";
    return 1;
  }
  // Just make sure that point element type is double
  if ( typeid( OpenMesh::vector_traits<MyMesh::Point>::value_type ) 
       != typeid(double) )
  {
    std::cerr << "Ouch! ERROR! Data type is wrong!\n";
    return 1;
  }
  // Make sure that normal element type is double
  if ( typeid( OpenMesh::vector_traits<MyMesh::Normal>::value_type ) 
       != typeid(double) )
  {
    std::cerr << "Ouch! ERROR! Data type is wrong!\n";
    return 1;
  }
  // Add vertex normals as default property (ref. previous tutorial)
  mesh.request_vertex_normals();
  // Add face normals as default property
  mesh.request_face_normals();
  // load a mesh
  OpenMesh::IO::Options opt;
  if ( ! OpenMesh::IO::read_mesh(mesh,argv[1], opt))
  {
    std::cerr << "Error loading mesh from file " << argv[1] << std::endl;
    return 1;
  }
  // If the file did not provide vertex normals, then calculate them
  if ( !opt.check( OpenMesh::IO::Options::VertexNormal ) &&
       mesh.has_face_normals() && mesh.has_vertex_normals() )
  {
    // let the mesh update the normals
    mesh.update_normals();
  }
  // move all vertices one unit length along it's normal direction
  for (MyMesh::VertexIter v_it = mesh.vertices_begin();
       v_it != mesh.vertices_end(); ++v_it)
  {
    std::cout << "Vertex #" << *v_it << ": " << mesh.point( *v_it );
    mesh.set_point( *v_it, mesh.point(*v_it)+mesh.normal(*v_it) );
    std::cout << " moved to " << mesh.point( *v_it ) << std::endl;
  }
  return 0;
}