体素模型转换stl的python脚本

Question

有谁知道怎么用python编写脚本，把体素模型转换为stl一类的CAD模型么？
体素模型相对复杂一些，搜了一些脚本，出来的结果都不对。
体素是mm级的立方体结构，现在想在CAD软件里面进行一些操作，苦于不知道怎么转换。

Answer 1

以下内容由CHATGPT及阿里嘎多学长共同生成、有用望采纳：

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【问题概括】：这个问题的目的是要将体素模型（由一系列mm级的立方体结构组成）转换为STL格式，以便在CAD软件中进行进一步的操作。

【问题出现原因】：出现这个问题可能是因为现有的脚本无法正确处理体素模型到STL格式的转换，或者转换结果不符合CAD软件的要求。

【问题解决方案】：为了将体素模型转换为STL格式，可以采用以下步骤：

1. 识别体素模型中的每个立方体（体素）的位置和大小。
2. 将每个体素转换为STL格式所支持的几何形状，通常是三角形面片的集合。
3. 将所有体素的三角形面片集合合并成一个完整的STL文件。

【提供代码】：以下是一个简单的Python脚本示例，用于将体素模型转换为STL格式。这个脚本假设体素模型已经被表示为一个三维数组，其中非零值表示体素的存在。

import numpy as np
from stl import mesh

def voxels_to_stl(voxel_grid, voxel_size):
    # 初始化STL网格对象
    mesh_data = mesh.Mesh(np.zeros(voxel_grid.shape[0], dtype=mesh.Mesh.dtype))
    
    # 遍历体素网格中的每个体素
    for idx, value in np.ndenumerate(voxel_grid):
        if value != 0:
            # 假设体素在网格中的坐标为idx
            # 计算体素在世界坐标中的位置
            x, y, z = idx
            base = voxel_size * np.array([x, y, z])
            
            # 创建体素的8个顶点
            vertices = np.array([
                [base[0], base[1], base[2]],
                [base[0]+voxel_size, base[1], base[2]],
                [base[0]+voxel_size, base[1]+voxel_size, base[2]],
                [base[0], base[1]+voxel_size, base[2]],
                [base[0], base[1], base[2]+voxel_size],
                [base[0]+voxel_size, base[1], base[2]+voxel_size],
                [base[0]+voxel_size, base[1]+voxel_size, base[2]+voxel_size],
                [base[0], base[1]+voxel_size, base[2]+voxel_size]
            ])
            
            # 添加体素的6个面到STL网格
            for i in range(6):
                mesh_data.ve.append(vertices[i*2])
                mesh_data.ve.append(vertices[i*2+1])
                mesh_data.ve.append(vertices[(i*2+2)%8])
                mesh_data.faces.append(i*2)
                mesh_data.faces.append(i*2+1)
                mesh_data.faces.append((i*2+2)%8)
            
    # 将STL网格写入文件
    with open('output.stl', 'wb') as f:
        mesh_data.save(f)

# 假设voxel_grid是一个体素模型的三维数组，voxel_size是体素的大小
voxel_grid = np.random.randint(0, 2, (10, 10, 10))  # 示例体素模型
voxel_size = 1  # 体素大小
voxels_to_stl(voxel_grid, voxel_size)

【代码运行方式】：为了运行这段代码，你需要安装Python环境以及numpy和stl库。可以使用pip安装这些库：

pip install numpy
pip install python-stl

然后，将上述代码保存为.py文件，并在命令行或IDE中运行它。

【代码预期运行结果】：

solid output
  facet normal 0.0 0.0 0.0
    outer loop
      vertex 0 0 0
      vertex 1 0 0
      vertex 0 1 0
    endloop
  endfacet
  ... （更多面片数据） ...
endsolid output

这将生成一个名为output.stl的STL文件，其中包含了体素模型转换得到的三角形面片数据。

【推荐相关链接】：

1. NumPy官方文档：https://numpy.org/doc/stable/
2. python-stl库GitHub页面：https://github.com/WarrenWeckesser/python-stl
3. STL文件格式说明：https://en.wikipedia.org/wiki/STL_(file_format)