使用python中的VTK在3D空间中查找两个圆柱的交点

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在python中使用VTK我写了一些代码来为我想要的对象创建一个actor,例如用于气缸:

def cylinder_object(startPoint, endPoint, radius, my_color="DarkRed"):
    USER_MATRIX = True
    colors = vtk.vtkNamedColors()

    cylinderSource = vtk.vtkCylinderSource()
    cylinderSource.SetRadius(radius)
    cylinderSource.SetResolution(50)

    rng = vtk.vtkMinimalStandardRandomSequence()
    rng.SetSeed(8775070)  # For testing.8775070

    # Compute a basis
    normalizedX = [0] * 3
    normalizedY = [0] * 3
    normalizedZ = [0] * 3

    # The X axis is a vector from start to end
    vtk.vtkMath.Subtract(endPoint, startPoint, normalizedX)
    length = vtk.vtkMath.Norm(normalizedX)
    vtk.vtkMath.Normalize(normalizedX)

    # The Z axis is an arbitrary vector cross X
    arbitrary = [0] * 3
    for i in range(0, 3):
        rng.Next()
        arbitrary[i] = rng.GetRangeValue(-10, 10)
    vtk.vtkMath.Cross(normalizedX, arbitrary, normalizedZ)
    vtk.vtkMath.Normalize(normalizedZ)

    # The Y axis is Z cross X
    vtk.vtkMath.Cross(normalizedZ, normalizedX, normalizedY)
    matrix = vtk.vtkMatrix4x4()
    # Create the direction cosine matrix
    matrix.Identity()
    for i in range(0, 3):
        matrix.SetElement(i, 0, normalizedX[i])
        matrix.SetElement(i, 1, normalizedY[i])
        matrix.SetElement(i, 2, normalizedZ[i])
    # Apply the transforms
    transform = vtk.vtkTransform()
    transform.Translate(startPoint)  # translate to starting point
    transform.Concatenate(matrix)  # apply direction cosines
    transform.RotateZ(-90.0)  # align cylinder to x axis
    transform.Scale(1.0, length, 1.0)  # scale along the height vector
    transform.Translate(0, .5, 0)  # translate to start of cylinder

    # Transform the polydata
    transformPD = vtk.vtkTransformPolyDataFilter()
    transformPD.SetTransform(transform)
    transformPD.SetInputConnection(cylinderSource.GetOutputPort())

    # Create a mapper and actor for the arrow
    mapper = vtk.vtkPolyDataMapper()
    actor = vtk.vtkActor()
    if USER_MATRIX:
        mapper.SetInputConnection(cylinderSource.GetOutputPort())
        actor.SetUserMatrix(transform.GetMatrix())
    else:
        mapper.SetInputConnection(transformPD.GetOutputPort())
    actor.SetMapper(mapper)
    actor.GetProperty().SetColor(colors.GetColor3d(my_color))
    return actor

这个函数返回一个actor,我可以稍后使用vtkRender渲染它。现在我想要的是首先找到两个给定的圆柱体Actors是否相交,第二个找到交叉点。我可以在我的圆柱上使用vtkTriangleFilter并使用vtkOBBTree和光线投射来查找交叉点是否发生?

这里是两个相交的圆柱体:Intersected Cylinders

python mesh vtk raytracing
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首先,您需要处理vtkPolyData对象(即几何体),而不是vtkActor。您可能需要使用vtkTransformPolyDataFilter输出作为vtkPolyData(就像在else语句中所做的那样 - 示例here)而不是调用setUserMatrix。

你可以使用vtkBooleanOperationPolyDataFilter:一个例子可以找到here(在C ++中,但我相信它可以帮助)和here(在Python中)。如果生成的几何体不为空,则圆柱相交。

如果它不符合您的需要,您可以使用vtkImplicitModeller将圆柱体从polydata转换为imagedata(图像体积,体素);然后计算交叉点体积更容易,更准确(你可以使用vtkImageLogic)。您还可以使用vtkFlyingEdges3DvtkMarchingCubes的快速版本)将交集转换回vtkPolyData。

编辑:在评论中讨论,因为有很多柱面执行时间是一个问题。您可以尝试通过计算每对圆柱的轴之间的距离来检测它们相交的IF,并且如果它们相同,则可以尝试优化该过程,如本答案第一部分所述计算交点。我的想法如下:计算段之间的最短距离(一种方法被描述为here,还有段到段距离的c ++代码,这就是你需要的)。将距离与两个圆柱体的半径之和进行比较,如果它更短,则计算交点。

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