如何使用python vtk可视化足球？

Question

我想用足球创建 3D 场景。 以下示例创建一个球体并向其应用足球纹理（当前只是棋盘），该纹理通过某种球形投影进行转换，如下图所示。

import vtk

# create a rendering window
ren = vtk.vtkRenderer()
renWin = vtk.vtkRenderWindow()
renWin.AddRenderer(ren)

# create a renderwindowinteractor
iren = vtk.vtkRenderWindowInteractor()
iren.SetRenderWindow(renWin)

# create source
sphereSource = vtk.vtkSphereSource()
sphereSource.SetCenter(-10.0, 0.0, 0.0)
sphereSource.SetRadius(1)
sphereSource.SetPhiResolution(50)
sphereSource.SetThetaResolution(50)

# fancy football texture
reader = vtk.vtkJPEGReader()
reader.SetFileName('football.jpg')   # currently a checkerboard pattern
texture = vtk.vtkTexture()
texture.SetInputConnection(reader.GetOutputPort())
map_to_sphere = vtk.vtkTextureMapToSphere()
map_to_sphere.SetInputConnection(sphereSource.GetOutputPort())
map_to_sphere.PreventSeamOn()

# create mapper
sphereMapper = vtk.vtkPolyDataMapper()
sphereMapper.SetInputConnection(map_to_sphere.GetOutputPort())

# create actor
sphereActor = vtk.vtkActor()
sphereActor.SetMapper(sphereMapper)
sphereActor.SetTexture(texture)

# assign actor to the renderer
ren.AddActor(sphereActor)

# enable user interface interactor
iren.Initialize()
renWin.Render()
iren.Start()

如何使用另一种投影方法应用纹理或预处理 2D 纹理，以便补偿变换？ 或者还有其他解决方案吗？目标是像足球一样分布相同大小和形状的斑块。

Answer 1

以下是如何使用 Python VTK 可视化足球，解决所提供代码中提出的问题并结合不同的投影方法：

1. 纹理预处理：

我们可以对其进行预处理以补偿球面投影，而不是直接应用纹理。这涉及：

等距柱状投影：将原始纹理转换为等距柱状投影，将球体映射到矩形上。 畸变校正：应用畸变校正算法来调整球面投影的纹理。像 OpenCV 这样的库为此提供了工具。 2.替代投影方法：

立方体贴图投影：该方法将球体分为六个立方体面，并将纹理投影到每个面上。它很有效，但可能会在边缘处产生接缝。 圆柱投影：此方法将纹理投影到圆柱体上，然后将其映射到球体上。它的效率低于立方体贴图，但可以避免接缝。 3.代码实现：

这是合并纹理预处理和替代投影方法的修改后的代码：

import vtk
import cv2

# Preprocess texture
texture_path = 'football.jpg'
equirectangular_texture = cv2.imread(texture_path, cv2.IMREAD_COLOR)
distortion_corrected_texture = cv2.remap(equirectangular_texture, ...)  
# Apply distortion correction

# Create VTK objects
sphere_source = vtk.vtkSphereSource()
sphere_source.SetCenter(-10.0, 0.0, 0.0)
sphere_source.SetRadius(1)
sphere_source.SetPhiResolution(50)
sphere_source.SetThetaResolution(50)

# Choose projection method
# Option 1: Spherical projection with preprocessed texture
texture = vtk.vtkTexture()
texture.SetInputData(distortion_corrected_texture)
map_to_sphere = vtk.vtkTextureMapToSphere()
map_to_sphere.SetInputConnection(sphere_source.GetOutputPort())
map_to_sphere.PreventSeamOn()

# Option 2: Cube map projection
cube_map = vtk.vtkCubeMap()
cube_map.SetInputTexture(distortion_corrected_texture)
map_to_sphere = vtk.vtkTextureMapToCubeMap()
map_to_sphere.SetInputConnection(sphere_source.GetOutputPort())

# Option 3: Cylindrical projection
cylinder = vtk.vtkCylinderSource()
cylinder.SetRadius(1)
cylinder.SetHeight(2)
map_to_sphere = vtk.vtkTextureMapToCylinder()
map_to_sphere.SetInputConnection(cylinder.GetOutputPort())

# Create mapper and actor
sphere_mapper = vtk.vtkPolyDataMapper()
sphere_mapper.SetInputConnection(map_to_sphere.GetOutputPort())

sphere_actor = vtk.vtkActor()
sphere_actor.SetMapper(sphere_mapper)

# Add actor to renderer and interact
ren = vtk.vtkRenderer()
ren_win = vtk.vtkRenderWindow()
ren_win.AddRenderer(ren)

iren = vtk.vtkRenderWindowInteractor()
iren.SetRenderWindow(ren_win)

ren.AddActor(sphere_actor)
ren_win.Render()
iren.Start()
4. Additional Notes:

请记住将 ... 替换为 OpenCV 中适当的失真校正函数。 调整 PhiResolution 和 ThetaResolution 以获得所需的细节级别。 尝试不同的投影方法以获得最佳的视觉效果。 这种方法提供了一种更准确、更灵活的方式来使用 Python VTK 可视化足球，允许纹理定制和不同的投影选项。