用python实现倾斜摄影模型土方计算

用python实现倾斜摄影模型土方计算
倾斜摄影导出的OBJ格式的表面模型,模型不封闭,手动选取模型上的区域并计算到指定高程的土方开挖或回填量

倾斜摄影模型表面的土方计算可以使用 Python 中的三维几何库来实现。

你可以使用 Python 的 NumPy 库来计算表面的高程并进行土方计算。你还可以使用 Python 中的三维可视化库如 Matplotlib 或 Plotly 来可视化模型并选取你希望计算的区域。

你可以使用 Python 的 OBJ 文件解析库如 PyWavefront 来解析 OBJ 格式的模型文件。这样你就可以访问模型中的每个三角形面片,并计算它们的高程和表面积。

首先,你需要安装 NumPy 和你选择的三维可视化库。你可以使用 pip install 命令来安装这些库,如:

pip install numpy
pip install matplotlib

然后,你可以使用 PyWavefront 库解析 OBJ 格式的模型文件,并遍历每个三角形面片,计算它们的表面积和高程。

你可以使用 NumPy 库中的三维函数,如 cross 和 dot,来计算三角形面片的法向量和高程。你还可以使用三维函数 triangles_area 来计算三角形面片的表面积。

你可以使用你选择的三维可视化库来可视化模型并选取你希望计算的区域。你可以使用鼠标选取区域,或者使用 Python 中的交互工具来选取区域。例如,你可以使用 Matplotlib 库中的交互工具,如 Lasso Selector 或 Rectangle Selector 来选取区域。

你可以遍历模型中的所有三角形面片,并判断它们是否在选取的区域内。如果是,就将它们的表面积和高程累加起来,最后除以区域内三角形面片的数量,即可得到区域的平均高程。

你可以使用这个平均高程与你指定的高程进行比较,计算出区域内需要开挖或回填的土方量。

以下是一个简单的例子,展示了如何使用 Matplotlib 库可视化模型并选取区域:

import matplotlib.pyplot as plt
from mpl_toolkits.mplot3d.art3d import Poly3DCollection

# Load the OBJ model
vertices, faces = load_obj('model.obj')

# Convert vertices to a NumPy array
vertices = np.array(vertices)

# Create a figure and 3D axes
fig = plt.figure()
ax = fig.add_subplot(111, projection='3d')

# Add the triangles to the plot
triangles = Poly3DCollection(vertices[faces], alpha=0.5, linewidth=1)
ax.add_collection(triangles)

# Use the Lasso Selector tool to select a region
from matplotlib.widgets import LassoSelector
selector = LassoSelector(ax, onselect=onselect)
plt.connect('key_press_event', toggle_selector)

# Show the plot
plt.show()

在上面的代码中,你需要实现 onselect 函数来处理选取的区域,并计算区域内的土方量。

你可以在 onselect 函数中遍历所有三角形面片,并判断它们是否在选取的区域内。如果是,就将它们的表面积和高程累加起来。最后,你可以使用 NumPy 库中的 mean 函数来计算区域内三角形面片的平均高程。

例如:

def onselect(verts):
    # Convert the vertices to a NumPy array
    verts = np.array(verts)

    # Initialize variables to store the selected triangles and their surface area
    selected_triangles = []
    surface_area = 0

    # Loop through all triangles
    for face in faces:
        # Get the vertices of the triangle
        a, b, c = vertices[face]

        # Check if the triangle is inside the selected region
        if is_inside_region(a, b, c, verts):
            # Add the triangle to the list of selected triangles
            selected_triangles.append(face)

            # Calculate the surface area of the triangle
            tri_area = triangles_area(a, b, c)
            surface_area += tri_area

    # Calculate the average elevation of the selected triangles
    avg_elevation = np.mean(vertices[selected_triangles, 2])


你还需要实现 is_inside_region 函数来判断三角形是否在选取的区域内。你可以使用 Python 中的凸包算法来判断点是否在凸包内。

例如:

def is_inside_region(a, b, c, region):
    # Calculate the convex hull of the region
    hull = ConvexHull(region)

    # Check if the vertices of the triangle are inside the convex hull
    return (is_inside_hull(a, hull) and
            is_inside_hull(b, hull) and
            is_inside_hull(c, hull))

def is_inside_hull(point, hull):
    # Check if the point is inside the convex hull using the "halfspace" method
    return (hull.equations[:, :-1] @ point + hull.equations[:, -1] <= 0).all()

你还需要实现 triangles_area 函数来计算三角形的表面积。你可以使用以下公式来计算三角形的表面积:

$$A = \frac{1}{2} |(\mathbf{b} - \mathbf{a}) \times (\mathbf{c} - \mathbf{a})|$$

其中,$\mathbf{a}$、$\mathbf{b}$ 和 $\mathbf{c}$ 是三角形三个顶点的坐标,$\times$ 表示向量叉乘。

例如:

def triangles_area(a, b, c):
    # Calculate the surface normal of the triangle
    normal = np.cross(b - a, c - a)

    # Calculate the surface area of the triangle
    return 0.5 * np.linalg.norm(normal)

最后,你可以使用区域的平均高程与你指定的高程进行比较,计算出区域内需要开挖或回填的土方量。

例如:

# Calculate the volume of dirt to be removed or added
volume = surface_area * (target_elevation - avg_elevation)

希望以上信息能帮助你实现倾斜摄影模型土方计算的功能。

望采纳!!!点击右侧采纳即可采纳!!!兄弟看看我这

可以使用 python 的模型处理库来实现倾斜摄影模型土方计算。例如,可以使用 trimesh 库来读取倾斜摄影导出的 OBJ 格式的表面模型,并使用 meshpy 库来计算土方。

我给你写一下如何读取 OBJ 格式的表面模型,并计算到指定高程的土方开挖或回填量。

import trimesh
import meshpy

# 读取 OBJ 格式的表面模型
mesh = trimesh.load_mesh('surface.obj')

# 获取模型的三角剖分
triangles = mesh.triangles

# 定义目标高程
target_elevation = 100

# 定义三角形的顶点坐标和高程
vertices = [
    (0, 0, 0, 100),
    (1, 0, 0, 100),
    (1, 1, 0, 100),
    (0, 1, 0, 100),
]

# 计算土方
result = meshpy.calculate_excavation(triangles, target_elevation, vertices)
print(result)


可以使用 Python 和第三方库来实现对倾斜摄影模型的土方计算。

需要先读取 OBJ 文件,可以使用第三方库 numpy-stl 来帮助读取。这个库支持读取 STL 文件,但是也可以被用来读取 OBJ 文件。

然后可以使用鼠标或键盘来选择模型上的区域,或者可以使用点云分割算法来自动选择区域。有许多点云分割算法可供选择,例如 RANSAC、K-Means 和 Mean Shift。

可以使用积分或质量平衡方程来计算土方开挖或回填量。这些方程可以利用模型的体积、密度和高程信息来计算土方量。

例如可以使用 scipy 库中的积分函数来计算模型体积,并使用土壤密度和指定的高程来计算土方量。

这是一个基本的流程,可以根据具体需求来调整实现细节。
以下是使用 Python 和 numpy-stl 库读取 OBJ 文件的示例代码:

import numpy as np
from stl import mesh

# Load the OBJ file
your_mesh = mesh.Mesh.from_file('your_file.obj')

# Access the vertex data
vertices = your_mesh.vectors

# Access the triangle data
triangles = your_mesh.faces

# Access the triangle normals
normals = your_mesh.normals

这段代码将会读取 your_file.obj 文件,并存储模型的顶点数据、三角形数据和三角形法向量数据。

然后可以使用这些数据来计算土方量,或者使用鼠标或键盘交互来选择模型上的区域。

注意这段代码假设已经安装了 numpy 和 numpy-stl 库。如果还没有安装这些库,可以在命令行中使用 pip install numpy 和 pip install numpy-stl 命令来安装。
仅供参考,望采纳,谢谢。

要实现倾斜摄影模型土方计算,你可以使用 Python 和一个三维模型库来解析 OBJ 文件并处理模型数据。有许多不同的三维模型库可供选择,比如 PyMesh、trimesh 和 PyOpenGL 等。

你可以使用这些库的函数来读取 OBJ 文件并将其转换为三维模型,然后遍历模型的三角形面片,计算每个三角形的表面积并根据你所选取的区域计算土方。

需要注意的是,因为倾斜摄影模型是建立在真实世界的基础上的,所以在计算土方时,你还需要考虑地面的倾斜角度。

这里是一个简单的例子,展示了如何使用 PyMesh 库来解析 OBJ 文件并计算模型的表面积:

import pymesh

# Load the OBJ file
mesh = pymesh.load_mesh("model.obj")

# Calculate the surface area of the model
surface_area = mesh.surface_area

print("Surface area:", surface_area)

你可以使用类似的方法来计算土方,只需要把你所选取的区域内的三角形的表面积加起来即可。你还可以使用三角形的高度来计算土方的体积。

望采纳!

你可以使用第三方库 pymesh 来处理 OBJ 格式的表面模型。

首先,你需要使用 pymesh.load_mesh 函数加载 OBJ 文件,并得到网格模型。

然后,你可以使用 pymesh.meshutils.generate_surface_facets 函数得到表面三角形面片。

接着,你需要使用pymesh.meshutils.get_surface_areas 函数计算表面面积。

最后,你可以使用你所选择的区域内面积的总和乘以你指定的高程差来计算土方量。

具体代码可能如下:

import pymesh

# 加载 OBJ 文件
mesh = pymesh.load_mesh("surface.obj")

# 得到表面三角形面片
facets = pymesh.meshutils.generate_surface_facets(mesh)

# 计算表面面积
areas = pymesh.meshutils.get_surface_areas(mesh, facets)

# 计算土方量
volume = sum(areas) * desired_elevation_difference

你可能还需要手动选取表面的区域并计算面积,具体方法可以参考 pymesh 库的文档。