如何从.ply文件中读取初始三维图形数据

pavel_loyal 2007-11-19 09:37:03
在很多书上介绍的三维图形数据都是.obj,3ds格式,.dxf等格式的,真正讲解如何读取的就只有.obj格式文件的。但是我现在所做的内容,要求从.ply文件中读取初始塞维图形数据,这我就不会了,虽然对.ply文件格式有了了解:

Ply文件格式是Stanford大学开发的一套三维mesh模型数据格式,图形学领域内很多著名的模型数据,比如Stanford的三维扫描数据库(其中包括很多文章中会见到的Happy Buddha、Dragon、Bunny兔子),Geogia Tech的大型几何模型库,北卡(UNC)的电厂模型等,最初的模型都是基于这个格式的。

PLY多边形文件格式的开发目标是建立一套针对多边形模型的,结构简单但是能够满足大多数图形应用需要的模型格式,而且它允许以ASCII码格式或二进制形式存储文件。PLY的开发者希望,这样一套既简单又灵活的文件格式,能够帮助开发人员避免重复开发文件格式的问题。然而由于各种各样的原因,在工业领域内,新的文件格式仍然在不断的出现,但是在图形学的研究领域中,PLY还是种常用且重要的文件格式。

PLY作为一种多边形模型数据格式,不同于三维引擎中常用的场景图文件格式和脚本文件,每个PLY文件只用于描述一个多边形模型对象(Object),该模型对象可以通过诸如顶点、面等数据进行描述,每一类这样的数据被称作一种元素(Element)。相比于现代的三维引擎中所用到的各种复杂格式,PLY实在是种简单的不能再简单的文件格式,但是如果仔细研究就会发现,就像设计者所说的,这对于绝大多数的图形应用来说已经是足够用了。

PLY的文件结构同样很简单:文件头加上元素数据列表。其中文件头中以行为单位描述文件类型、格式与版本、元素类型、元素的属性等,然后就根据在文件头中所列出元素类型的顺序及其属性,依次记录各个元素的属性数据。

请教高人如何读取啊!!谢谢
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wooutsider 2012-03-28
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很受用,明白了ply数据的格式,很感谢
kingoftime3 2009-03-05
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典型的 PLY 文件结构:

头部
顶点列表
面片列表
(其他元素列表)

头部是一系列以回车结尾的文本行,用来描述文件的剩余部分。头部包含一个对每个元素类型的描述,包括元素名(如“边”),这个元素在工程里有多少,以及一 个与这个元素关联的不同属性的列表。头部还说明这个文件是二进制的或者是ASCII的。头部后面的是一个每个元素类型的元素列表,按照在头部中描述的顺序 出现。

下面是一个立方体的完整ASCII描述。相同工程的二进制版本头部的唯一不同是用词“binary_little_endian”或者 “binary_big_endian”替换词“ascii”。大括号中的注释不是文件的一部分,它们是这个例子的注解。文件中的注释一般在 “comment”开始的关键词定义行里。

ply
format ascii 1.0 { ascii/二进制,格式版本数 }
comment made by anonymous { 注释关键词说明,像其他行一样 }
comment this file is a cube
element vertex 8 { 定义“vertex”(顶点)元素,在文件中有8个 }
property float32 x { 顶点包含浮点坐标“x”}
property float32 y { y 坐标同样是一个顶点属性 }
property float32 z { z 也是坐标 }
element face 6 { 在文件里有6个“face”(面片) }
property list uint8 int32 vertex_index { “vertex_indices”(顶点素引)是一列整数 }
end_header { 划定头部结尾 }
0 0 0 { 顶点列表的开始 }
0 0 1
0 1 1
0 1 0
1 0 0
1 0 1
1 1 1
1 1 0
4 0 1 2 3 { 面片列表开始 }
4 7 6 5 4
4 0 4 5 1
4 1 5 6 2
4 2 6 7 3
4 3 7 4 0

这个例子说明头部的基本组成。头部的每个部分都是以一个关键词开头以回车结尾的ASCII串。即使是头部的开始和结尾(“ply”和 “end_header”)也是以这种形式。因为字符“ply”是文件的魔法数字,必须是文件的头四个字符。跟在文件头部开头之后的是关键词 “format”和一个特定的ASCII或者二进制的格式,接下来是一个版本号。再下面是多边形文件中每个元素的描述,在每个元素里还有多属性的说明。一 般元素以下面的格式描述:

element <元素名> <在文件中的个数>
property <数据类型> <属性名-1>
property <数据类型> <属性名-2>
property <数据类型> <属性名-3>
...

属性罗列在“element”(元素)行后面定义,既包含属性的数据类型也包含属性在每个元素中出现的次序。一个属性可以有三种数据类型:标量,字符串和列表。属性可能具有的标量数据类型列表如下:

名称 类型 字节数
-------------------------------
int8 字符 1
uint8 非负字符 1
int16 短整型 2
uint16 非负短整型 2
int32 整型 4
uint32 非负整型 4
float32 单精度浮点数 4
float64 双精度浮点数 8

这些字节计数很重要,而且在实现过程中不能修改以使这些文件可移植。使用列表数据类型的属性定义有一种特殊的格式:

property list <数值类型> <数值类型> <属性名>

这种格式的一类例子是上面的立方体文件中的:

property list uint8 int32 vertex_index

这表示属性“vertex_index”首先包含一个非负字符报苏在属性里包含多少索引,接下来是一个列表包含许多整数。在这个边长列表里的每个整数都是一个顶点的索引。

另外一个例子
------------

另外一个立方体定义:

ply
format ascii 1.0
comment author: anonymous
comment object: another cube
element vertex 8
property float32 x
property float32 y
property float32 z
property red uint8 { 顶点颜色开始 }
property green uint8
property blue uint8
element face 7
property list uint8 int32 vertex_index { 每个面片的顶点个数 }
element edge 5 { 物体里有5条边 }
property int32 vertex1 { 边的第一个顶点的索引 }
property int32 vertex2 { 第二个顶点的索引 }
property uint8 red { 边颜色开始 }
property uint8 green
property uint8 blue
end_header
0 0 0 255 0 0 { 顶点列表开始 }
0 0 1 255 0 0
0 1 1 255 0 0
0 1 0 255 0 0
1 0 0 0 0 255
1 0 1 0 0 255
1 1 1 0 0 255
1 1 0 0 0 255
3 0 1 2 { 面片列表开始,从一个三角形开始 }
3 0 2 3 { 另一个三角形 }
4 7 6 5 4 { 现在是一些四边形 }
4 0 4 5 1
4 1 5 6 2
4 2 6 7 3
4 3 7 4 0
0 1 255 255 255 { 边列表开始,从白边开始 }
1 2 255 255 255
2 3 255 255 255
3 0 255 255 255
2 0 0 0 0 { 以一个黑线结束 }

这个文件为每个顶点指定一个红、绿、蓝值。为了说明变长vertex_index(顶点索引)的能力,物体的头两个面片是两个三角形而不是一个四边形。这 意味着物体的面片数是7。这个物体还包括一个边列表。每条边包括两个指向说明边的顶点的指针。每条边也有一种颜色。上面定义的五条边指定了颜色,使文件里 的两个三角形高亮。前四条边白色,它们包围两个三角形。最后一条边是黑的,他是分割三角形的边。

用户定义元素
------------

上面的例子显示了顶点、面片和边三种元素的用法。PLY 格式同样允许用户定义它们自己的元素。定义新元素的格式于顶点、面片和边相同。这是头部定义材料属性的部分:

element material 6
property ambient_red uint8 { 环绕颜色 }
property ambient_green uint8
property ambient_blue uint8
property ambient_coeff float32
property diffuse_red uint8 { 扩散(diffuse)颜色 }
property diffuse_green uint8
property diffuse_blue uint8
property diffuse_coeff float32
property specular_red uint8 { 镜面(specular)颜色 }
property specular_green uint8
property specular_blue uint8
property specular_coeff float32
property specular_power float32 { Phong 指数 }

这些行应该在头部顶点、面片和边的说明后直接出现。如果我们希望每个顶点有一个材质说明,我们可以将这行加在顶点属性末尾:

property material_index int32

这个整数现在是一个到文件内包含的材质列表的索引。这可能诱使一个新应用的作者编制一些信的元素保存在 PLY 文件中。这个练习应该保持在最小。试着将普通元素(顶点、面片、边、材质)改编用于新用途更好,使得其他能够读懂这些元素的程序在操作这些改编过的元素时 更有用。比如,一个将分子描述成球体和圆柱体集合的应用。这将需要在包含分子的 PLY 文件里定义球体和圆柱体元素。然而,如果我们为了这个目的使用顶点和边元素(为每个添加半径属性),我们可以利用操作和显示顶点和边的程序。无疑不应该为 三角形和四边形创建特殊元素,而应该使用面片元素。
pavel_loyal 2007-11-20
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怎么没人回答啊!!真的很急啊!!
资源下载链接为: https://pan.quark.cn/s/502b0f9d0e26 在IT领域,尤其是在图处理和可视化方面,Python凭借其丰富的库而广受欢迎。本案例聚焦于利用Python结合VTK(Visualization Toolkit)和Qt框架,实现三维文件读取、显示、上色以及边界边处理。VTK是用于科学数据可视化的强大开源库,而Qt是跨平台的应用程序开发框架,提供用户界面构建工具。项目旨在通过Python编程,借助VTK处理三维数据,再通过Qt呈现结果,可能是一个包含main.exe可执行文件的桌面应用程序,支持多种三维文件格式,如.obj、.off、.ply、.stl、.vtk等。 Python的VTK库提供了多种接口,支持点云、网格、体数据等多种数据类型,其vtkOBJReader、vtkSTLReader、vtkPLYReader等类可针对不同格式文件进行解析,将数据转化为VTK可处理对象。不同格式的三维文件,如1.obj、a.obj、foot.off、1.off、fa.ply、c.stl、d.vtk,各有特点,.obj和.off是通用3D模型格式,.ply用于点云或网格数据,.stl常用于3D打印,.vtk是VTK自身数据格式。 读取数据后,VTK的vtkPolyDataMapper和vtkActor类用于映射数据并创建可视化表示,Mapper将数据转换为适合渲染的格式,Actor则将数据呈现在场景,上色可通过设置Actor的Mapper属性完成,可使用颜色数组或根据数据特性动态着色。Qt5的QVTKOpenGLWidget可将VTK的3D视图嵌入Qt应用程序,实现用户界面与三维视图的交互。 “边界边”可能指提取并突出显示模型边缘,涉及计算顶点邻接信息,可应用边缘检测滤波器或设置特定渲染模式。主程序main.py是应用程序核心,负责初始化V

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