基于OpenCV的三维数据点的曲面重构

在Opencv中有个Viz模块，可以显示三维物体，还可以实现三维动画，本来是很好的东东，但是里面的函数、类的说明太过简单，始终不得要领。不过其中一个扩展功能非常好，就是你可以在vtk中设计自己的模型类，在Opencv中的Viz3d窗口中显示。

在这里我用vtk中的vtkSurfaceReconstructionFilter类，这是一个对空间点拟合曲面的函数，重新封装了该函数，创建了自己的类：MySurfaceReconstruction，该类可以直接在Viz中的Viz3d窗口中显示。

本程序中所需要的头文件如下：

#ifndef INITIAL_OPENGL

#define INITIAL_OPENGL

#include <vtkAutoInit.h>

VTK_MODULE_INIT(vtkRenderingOpenGL)

VTK_MODULE_INIT(vtkInteractionStyle)

#endif

#include <iostream>

#include <opencv2/opencv.hpp>

#include <opencv2/viz/vizcore.hpp>

#include <opencv2/viz/viz3d.hpp>

#include <opencv2/viz/widget_accessor.hpp>

using namespace cv;

using namespace std;

#include "vtkPolyDataMapper.h"

#include "vtkActor.h"

#include "vtkSmartPointer.h"

#include "vtkProperty.h"

#include "vtkPoints.h"

#include "vtkCellArray.h"

#include "vtkSurfaceReconstructionFilter.h"

#include "vtkContourFilter.h"

下面是该类的代码：

class MySurfaceReconstruction:public viz::Widget3D

{

public:

    MySurfaceReconstruction(const Mat&src, const viz::Color color = viz::Color::white());

};

MySurfaceReconstruction::MySurfaceReconstruction(const Mat &src, const viz::Color color)

{

    vtkSmartPointer<vtkPoints>m_Points=vtkSmartPointer<vtkPoints>::New();

    vtkSmartPointer<vtkCellArray>vertices=vtkSmartPointer<vtkCellArray>::New();

    int numOfpixs=;

    for(int i=;i<src.rows;i++)

    {

        for(int j=;j<src.cols;j++)

        {

            double x=j,y=i;

            double z=src.at<double>(i,j);

            m_Points->InsertPoint(numOfpixs,x,y,z);  //_加入点信息

            vertices->InsertNextCell(numOfpixs);     //_加入细胞顶点信息----用于渲染点集

            vertices->InsertCellPoint(numOfpixs);

            numOfpixs ++;

        }

    }

    vtkSmartPointer<vtkPolyData>points=vtkSmartPointer<vtkPolyData>::New();

    points->SetPoints(m_Points);

    vtkSmartPointer<vtkSurfaceReconstructionFilter>surf=vtkSmartPointer<vtkSurfaceReconstructionFilter>::New();

    surf->SetInputData(points);

    vtkSmartPointer<vtkContourFilter>contour=vtkSmartPointer<vtkContourFilter>::New();

    contour->SetInputConnection(surf->GetOutputPort());

    contour->SetValue(,0.0);

    vtkSmartPointer<vtkPolyDataMapper>pointMapper=vtkSmartPointer<vtkPolyDataMapper>::New();

    pointMapper->SetInputConnection(contour->GetOutputPort());

    vtkSmartPointer<vtkActor>actor=vtkSmartPointer<vtkActor>::New();

    actor->SetMapper(pointMapper);

    // Store this actor in the widget in order that visualizer can access it

    viz::WidgetAccessor::setProp(*this, actor);

    // Set the color of the widget. This has to be called after WidgetAccessor.

    setColor(color);

}

为了方便测试，自定义了一个高斯分布函数：

//*9. 获取二维高斯卷积核

Mat Gaussian_kernel(int kernel_size, double sigma)

{

    int c = (kernel_size) / ;

    Mat kernel(kernel_size, kernel_size, CV_64FC1);

    double s =  * sigma*sigma;

    for (int i = ; i < kernel_size; i++)

    {

        for (int j = ; j < kernel_size; j++)

        {

            double x = j - c;

            double y=i - c;

            kernel.ptr<double>(i)[j] = exp(-(x*x+y*y)/s) ;

        }

    }

    Scalar sumOfKernel= cv::sum(kernel);//求kernel的所有像素值之和

    kernel /=sumOfKernel[];//归一化，避免卷积过程中增大总能量

    return kernel;

}

下面是测试程序，通过上面的高斯函数创建一个高斯分布二维矩阵mat，作为MySurfaceReconstruction类的初始输入，MySurfaceReconstruction可以将mat转化成Widget3d类物体，并通过Viz3d显示。

int main()

{

    /// Create a window

    viz::Viz3d myWindow("Creating Widgets");

    /// Create a triangle widget

    cv::Mat mat=Gaussian_kernel(,);

    mat *=;

    MySurfaceReconstruction tw(mat, viz::Color::red());

    /// Show widget in the visualizer window

    myWindow.showWidget("my surface", tw);

    /// Start event loop

    myWindow.spin();

   return ;

}

下面是运行结果：

巴特西

基于OpenCV的三维数据点的曲面重构_MySurefaceReconstruction

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