目录

一、概述

1.1原理

1.2实现步骤

1.3应用场景

二、代码实现

2.1关键函数

2.2完整代码

三、实现效果

3.1原始mesh

3.2聚类后的mesh

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一、概述

        在三维图形处理和计算机图形学中，网格简化是一项重要的任务。它的目标是在减少网格顶点数量的同时尽量保留网格的几何特性。顶点聚类（Vertex Clustering）是一种常用的网格简化方法，它通过将空间划分为体素（小立方体）并将落入同一体素的顶点聚合为一个顶点来减少网格的复杂度。

1.1原理

        顶点聚类方法通过对网格的顶点进行聚类，将每个聚类内的顶点合并为一个顶点，从而减少顶点数量。这个过程的核心在于将三维空间划分为许多小立方体（体素），并将体素内的所有顶点进行合并。这样可以有效地简化网格，同时尽量保持原始网格的几何形状。

1.2实现步骤

1. 加载网格模型: 使用 Open3D 加载三维网格模型，准备进行简化处理。
2. 设置体素大小: 定义体素的大小，这个参数决定了简化程度。体素大小越大，简化程度越高。
3. 执行顶点聚类简化: 调用 simplify_vertex_clustering 方法对网格进行顶点聚类简化。
4. 可视化简化结果: 显示简化后的网格模型，比较它与原始模型之间的差异。

1.3应用场景

• 实时渲染优化: 通过简化网格，减少计算量，从而提高实时渲染性能。

• 数据传输和存储: 简化后的网格数据量更小，便于在网络上传输和存储，尤其在带宽或存储空间有限的情况下。

• 预处理步骤: 在进行复杂的几何处理或分析前，先对网格进行简化，可以显著减少计算资源的消耗。

二、代码实现

2.1关键函数

        simplify_vertex_clustering 是 Open3D 提供的一种网格简化方法，通过顶点聚类的方式将网格顶点进行简化，从而降低网格的复杂度。该方法通过将三维空间划分为体素（小立方体），并将落入同一体素内的顶点合并为一个顶点来实现简化。

def simplify_vertex_clustering(self, voxel_size, contraction=o3d.geometry.SimplificationContraction.Average)

2.2完整代码

import open3d as o3d

# 加载三角网格模型
mesh = o3d.io.read_triangle_mesh("dragon_vrip.ply")
mesh.compute_vertex_normals()

# 执行顶点聚类简化，设置体素大小为0.005
simplified_mesh = mesh.simplify_vertex_clustering(voxel_size=0.005)

# 可视化原始网格模型
print("Original Mesh")
o3d.visualization.draw_geometries([mesh], window_name="Original Mesh", width=800, height=600)

# 可视化简化后的网格模型
print("Simplified Mesh")
o3d.visualization.draw_geometries([simplified_mesh], window_name="Simplified Mesh", width=800, height=600)

三、实现效果

3.1原始mesh

3.2聚类后的mesh