开源篇--精准定位模型重心坐标

Jean

发布于 2022-11-25 19:26:36

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发布于 2022-11-25 19:26:36

文章被收录于专栏：Web行业观察

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;