Если кому интересно, я использую WPF....
Начало истории:
Я получил серию изображений в оттенках серого (кусочки модели). Пользователь вводит «диапазон» значений шкалы серого для построения 3D-модели. Поэтому я создал 3D-массив bool, чтобы упростить построение 3D-модели. Этот массив представляет собой блок пикселей, указывающий, должен ли каждый пиксель быть построен/сгенерирован/заполнен или нет.
Галстук:
Используя bool[,,], я хочу получить List<Point3D[]>, где каждый Point3D[] имеет длину 3 и представляет собой треугольник в трехмерном пространстве.
Дополнительная информация:
Сгенерированная модель будет напечатана на 3D-принтере. В bool[,,] true указывает на присутствие материи, а false указывает на отсутствие материи. Мне нужно избегать кубических моделей, в которых каждый пиксель заменен кубом (это было бы бесполезно в соответствии с моей целью). Модель должна быть максимально гладкой и максимально точной.
Что я пытался сделать:
1- Я реализовал алгоритм марширующих кубов, но, похоже, он просто не создан для приема «диапазона» значений.
2- Я несколько дней бился над созданием собственного алгоритма, но частично потерпел неудачу. (Это очень сложно. Если вы хотите узнать об этом больше, пожалуйста, сообщите)
Некоторые ожидаемые решения, которые я не знаю, как реализовать:
1- Измените алгоритм марширующих кубов, чтобы он работал с использованием bool[,,]
2- Измените алгоритм марширующих кубов, чтобы он работал, используя работу, использующую «диапазон» значений isolevel.
3- Показываю, как реализовать другой алгоритм, подходящий для моей цели (возможно, алгоритм Ray-Casting) в WPF.
4- Запрос исходного кода алгоритма, который я пытался реализовать, а затем показ мне, как его решить.(Это было сделано для полигона bool[,,] в первую очередь)
5- Какое-то другое волшебное решение.
Заранее спасибо.
ИЗМЕНИТЬ:
Говоря
Используя
bool[,,], я хочу получитьList<Point3D[]>, где каждыйPoint3D[]имеет длину 3 и представляет собой треугольник в трехмерном пространстве.
Я имею в виду, что хочу получить группу треугольников. Каждый треугольник должен быть представлен как 3 Point3Ds. Если вы не знаете, что такое Point3D, то это struct, содержащий 3 двойника (X, Y и Z), которые используются для представления положения в трехмерном пространстве.
Проблема с алгоритмом марширующих кубов в том, что он довольно расплывчатый. Я имею в виду, что вы понимаете, делая это??
cubeindex = 0;
if (grid.val[0] < isolevel) cubeindex |= 1;
if (grid.val[1] < isolevel) cubeindex |= 2;
if (grid.val[2] < isolevel) cubeindex |= 4;
if (grid.val[3] < isolevel) cubeindex |= 8;
if (grid.val[4] < isolevel) cubeindex |= 16;
if (grid.val[5] < isolevel) cubeindex |= 32;
if (grid.val[6] < isolevel) cubeindex |= 64;
if (grid.val[7] < isolevel) cubeindex |= 128;
Таким образом, я просто понятия не имею, с чего начать модифицировать его.
Еще одно РЕДАКТИРОВАТЬ:
После некоторых экспериментов с алгоритмом марширующих кубов я заметил, что полигонирование bool[,,] не приведет к гладкой 3D-модели, которую я с нетерпением жду, поэтому мое первое ожидаемое решение и мое четвертое ожидаемое решение не учитываются. После долгих исследований я узнал о методе объемного рендеринга Ray-Casting. Это кажется действительно крутым, но я не уверен, что это соответствует моим потребностям. Я не совсем понимаю, как это реализовано, хотя знаю, как это работает.
Еще одно РЕДАКТИРОВАТЬ: TriTable.LookupTable и EdgeTable.LookupTable — это таблицы, представленные здесь
Вот класс MarchingCubes:
public class MarchingCubes
{
public static Point3D VertexInterp(double isolevel, Point3D p1, Point3D p2, double valp1, double valp2)
{
double mu;
Point3D p = new Point3D();
if (Math.Abs(isolevel - valp1) < 0.00001)
return (p1);
if (Math.Abs(isolevel - valp2) < 0.00001)
return (p2);
if (Math.Abs(valp1 - valp2) < 0.00001)
return (p1);
mu = (isolevel - valp1) / (valp2 - valp1);
p.X = p1.X + mu * (p2.X - p1.X);
p.Y = p1.Y + mu * (p2.Y - p1.Y);
p.Z = p1.Z + mu * (p2.Z - p1.Z);
return (p);
}
public static void Polygonise (ref List<Point3D[]> Triangles, int isolevel, GridCell gridcell)
{
int cubeindex = 0;
if (grid.val[0] < isolevel) cubeindex |= 1;
if (grid.val[1] < isolevel) cubeindex |= 2;
if (grid.val[2] < isolevel) cubeindex |= 4;
if (grid.val[3] < isolevel) cubeindex |= 8;
if (grid.val[4] < isolevel) cubeindex |= 16;
if (grid.val[5] < isolevel) cubeindex |= 32;
if (grid.val[6] < isolevel) cubeindex |= 64;
if (grid.val[7] < isolevel) cubeindex |= 128;
// Cube is entirely in/out of the surface
if (EdgeTable.LookupTable[cubeindex] == 0)
return;
Point3D[] vertlist = new Point3D[12];
// Find the vertices where the surface intersects the cube
if ((EdgeTable.LookupTable[cubeindex] & 1) > 0)
vertlist[0] = VertexInterp(isolevel, grid.p[0], grid.p[1], grid.val[0], grid.val[1]);
if ((EdgeTable.LookupTable[cubeindex] & 2) > 0)
vertlist[1] = VertexInterp(isolevel, grid.p[1], grid.p[2], grid.val[1], grid.val[2]);
if ((EdgeTable.LookupTable[cubeindex] & 4) > 0)
vertlist[2] = VertexInterp(isolevel, grid.p[2], grid.p[3], grid.val[2], grid.val[3]);
if ((EdgeTable.LookupTable[cubeindex] & 8) > 0)
vertlist[3] = VertexInterp(isolevel, grid.p[3], grid.p[0], grid.val[3], grid.val[0]);
if ((EdgeTable.LookupTable[cubeindex] & 16) > 0)
vertlist[4] = VertexInterp(isolevel, grid.p[4], grid.p[5], grid.val[4], grid.val[5]);
if ((EdgeTable.LookupTable[cubeindex] & 32) > 0)
vertlist[5] = VertexInterp(isolevel, grid.p[5], grid.p[6], grid.val[5], grid.val[6]);
if ((EdgeTable.LookupTable[cubeindex] & 64) > 0)
vertlist[6] = VertexInterp(isolevel, grid.p[6], grid.p[7], grid.val[6], grid.val[7]);
if ((EdgeTable.LookupTable[cubeindex] & 128) > 0)
vertlist[7] = VertexInterp(isolevel, grid.p[7], grid.p[4], grid.val[7], grid.val[4]);
if ((EdgeTable.LookupTable[cubeindex] & 256) > 0)
vertlist[8] = VertexInterp(isolevel, grid.p[0], grid.p[4], grid.val[0], grid.val[4]);
if ((EdgeTable.LookupTable[cubeindex] & 512) > 0)
vertlist[9] = VertexInterp(isolevel, grid.p[1], grid.p[5], grid.val[1], grid.val[5]);
if ((EdgeTable.LookupTable[cubeindex] & 1024) > 0)
vertlist[10] = VertexInterp(isolevel, grid.p[2], grid.p[6], grid.val[2], grid.val[6]);
if ((EdgeTable.LookupTable[cubeindex] & 2048) > 0)
vertlist[11] = VertexInterp(isolevel, grid.p[3], grid.p[7], grid.val[3], grid.val[7]);
// Create the triangle
for (int i = 0; TriTable.LookupTable[cubeindex, i] != -1; i += 3)
{
Point3D[] aTriangle = new Point3D[3];
aTriangle[0] = vertlist[TriTable.LookupTable[cubeindex, i]];
aTriangle[1] = vertlist[TriTable.LookupTable[cubeindex, i + 1]];
aTriangle[2] = vertlist[TriTable.LookupTable[cubeindex, i + 2]];
theTriangleList.Add(aTriangle);
}
}
}
Вот класс GridCell:
public class GridCell
{
public Point3D[] p = new Point3D[8];
public Int32[] val = new Int32[8];
}
Хорошо, вот что я делаю:
List<int[][]> Slices = new List<int[][]> (); //Each slice is a 2D jagged array. This is a list of slices, each slice is a value between about -1000 to 2300
public static void Main ()
{
List <Point3D[]> Triangles = new List<Point3D[]> ();
int RowCount;//That is my row count
int ColumnCount;//That is my column count
//Here I fill the List with my values
//Now I'll polygonise each GridCell
for (int i = 0; i < Slices.Count - 1; i++)
{
int[][] Slice1 = Slices[i];
int[][] Slice2 = Slices[i + 1];
for (int j = 0; j < RowCount - 1; j++)
{
for (int k = 0; k < ColumnCount - 1; k++)
{
GridCell currentCell = GetCurrentCell (Slice1, Slice2, j, k);
Polygonise (ref Triangles, int isoLevel, GridCell currentCell);
}
}
}
//I got the "Triangles" :D
}
//What this simply does is that it returns in 3D space from RI and CI
public static GridCell GetCurrentCell (int[][] CTSliceFront, int[][] CTSliceBack, int RI, int CI)//RI is RowIndex and CI is ColumnIndex
{
//Those are preset indicating X,Y or Z coordinates of points/edges
double X_Left_Front;
double X_Right_Front;
double X_Left_Back;
double X_Right_Back;
double Y_Top_Front;
double Y_Botton_Front;
double Y_Top_Back;
double Y_Botton_Back;
double Z_Front;
double Z_Back;
GridCell currentCell = new GridCell();
currentCell.p[0] = new Point3D(X_Left_Back, Y_Botton_Back, Z_Back);
currentCell.p[1] = new Point3D(X_Right_Back, Y_Botton_Back, Z_Back);
currentCell.p[2] = new Point3D(X_Right_Front, Y_Botton_Front, Z_Front);
currentCell.p[3] = new Point3D(X_Left_Front, Y_Botton_Front, Z_Front);
currentCell.p[4] = new Point3D(X_Left_Back, Y_Top_Back, Z_Back);
currentCell.p[5] = new Point3D(X_Right_Back, Y_Top_Back, Z_Back);
currentCell.p[6] = new Point3D(X_Right_Front, Y_Top_Front, Z_Front);
currentCell.p[7] = new Point3D(X_Left_Front, Y_Top_Front, Z_Front);
currentCell.val[] = CTSliceBack[theRowIndex + 1][theColumnIndex];
currentCell.val[] = CTSliceBack[theRowIndex + 1][theColumnIndex + 1];
currentCell.val[] = CTSliceFront[theRowIndex + 1][theColumnIndex + 1];
currentCell.val[] = CTSliceFront[theRowIndex][theColumnIndex];
currentCell.val[] = CTSliceBack[theRowIndex][theColumnIndex + 1];
currentCell.val[] = CTSliceFront[theRowIndex][theColumnIndex + 1];
currentCell.val[] = CTSliceFront[theRowIndex][theColumnIndex];
return currentCell;
}
Я сделал это прямо из Stack-Overflow, поэтому, пожалуйста, указывайте на любые опечатки. Это работает, это приводит к оболочке модели. Я хочу заменить переменную isolevel в функции Polygonise двумя целыми числами: isolevelMin и isolevelMax. Не только 1 int, но и диапазон.
EDIT: Ребята, помогите. 50 повторений — это почти половина моей репутации. Я надеюсь, что смогу изменить свои ожидания. Теперь мне просто нужна любая идея, как я могу реализовать то, что я хочу, любой фрагмент того, как это сделать, или если кто-нибудь даст некоторые ключевые слова, которые я могу найти в Google, которые я использовал для решения своей проблемы, он получит репутацию. Мне просто нужен свет - здесь темно.
РЕДАКТИРОВАНИЕ — это прекрасно: после еще большего количества исследований я обнаружил, что алгоритм объемного ray-margining на самом деле не генерирует поверхности. Поскольку мне нужно распечатать сгенерированную 3D-модель, у меня сейчас только один выход. Я должен заставить алгоритм марширующих кубов генерировать полую модель из максимальных и минимальных значений изоуровня.
