obj文件滤除异常高程

Question

对于obj格式三维模型文件，有哪些好的滤除异常高程（例如异常尖刺）的方法？软件或代码均可。

这其中有一个需要注意的地方，obj文件本身是一个网格结构的模型，滤除点后会导致网格结构被破坏，需要有相应的重新构网的步骤。

Answer 1

引自免费微信小程序：皆我百晓生

在处理obj文件中的异常高程问题时，通常采用平滑算法（例如平均滤波、中值滤波）或者基于曲率分析来识别并移除尖刺。然而，由于网格结构的特性，直接移除顶点可能会导致模型破损，所以一般会通过优化顶点位置而非简单移除的方式来平滑异常高程。

以下是一个简化的步骤和C++代码片段示例，使用邻域顶点平均法进行平滑处理，并假设你已经有了一个解析obj文件并存储顶点数据的类或函数库：

// 假设Vertex类表示3D顶点
struct Vertex {
    float x, y, z;
};

// 假设Model类已加载了obj文件的顶点信息
class Model {
public:
    std::vector<Vertex> vertices;

    // 平滑函数，neighborhoodSize为考虑的邻域大小
    void smoothVertices(int neighborhoodSize = 3) {
        std::vector<Vertex> newVertices(vertices.size());
        
        for (size_t i = 0; i < vertices.size(); ++i) {
            // 计算邻域内顶点的平均坐标
            Vector3f average(0.0f, 0.0f, 0.0f);
            int count = 0;
            
            for (int j = std::max(0, int(i - neighborhoodSize)); j <= std::min(int(i + neighborhoodSize), int(vertices.size() - 1)); ++j) {
                if (i != j) {
                    average += Vector3f(vertices[j].x, vertices[j].y, vertices[j].z);
                    ++count;
                }
            }

            // 更新新的顶点位置为邻域平均值
            newVertices[i] = {average.x / count, average.y / count, average.z / count};
        }

        // 替换原有顶点为平滑后的新顶点
        vertices.swap(newVertices);
    }
};

// 使用示例
Model model;
// 加载obj文件到model...
model.smoothVertices();

// 然后保存或更新模型...

注意，上述代码仅为简化示例，并未考虑实际obj文件中的面片索引关系以及边界条件等情况。在实际应用中，你可能需要根据具体的拓扑结构和邻域定义来实现更为精确的平滑算法，比如拉普拉斯平滑等。此外，在处理完顶点变化后，可能还需要重新计算所有面片的法线以保持光照效果正确。

对于更复杂的场景，建议使用成熟的三维图形库如OpenMesh、CGAL等，它们提供了丰富的网格操作功能，可以方便地对模型进行平滑处理。