使用python实现：判断任意坐标点在STL几何模型的内部或外部

简介

在STL几何模型处理的过程中，经常需要判断一个点是否在模型的内部。网上给出的资料主要是使用C++ vtk的，而python vtk的很少。本文给出了一段精简版的python代码，实现判断任意坐标点在STL几何模型的内部或外部。

代码

首先定义三个函数

import vtk

def create_enclosed_points(path):
    # 读取STL文件
    reader = vtk.vtkSTLReader()
    reader.SetFileName(path)
    reader.Update()

    # 获取STL模型的几何数据
    polydata = reader.GetOutput()

    # 创建vtkSelectEnclosedPoints对象
    select_enclosed_points = vtk.vtkSelectEnclosedPoints()
    select_enclosed_points.SetSurfaceData(polydata)
    select_enclosed_points.SetTolerance(0.001)  # 设置容差值，可根据实际情况进行调整
    select_enclosed_points.Update()
    return select_enclosed_points

def create_test_points(points_array):
    points = vtk.vtkPoints()
    for item in points_array:
        points.InsertNextPoint(item[0], item[1], item[2])  # 第i个待测试点

    # 创建vtkPolyData对象，并将待测试点添加到其中
    test_points = vtk.vtkPolyData()
    test_points.SetPoints(points)
    return test_points

def get_is_insides(enclosed_points, test_points):
    # 将待测试点设置为输入点
    enclosed_points.SetInputData(test_points)

    # 执行点的包含性检查
    enclosed_points.Update()

    # 检查点是否在STL模型内部
    is_insides = enclosed_points.IsInside
    return is_insides

调用方式

enclosed_points = create_enclosed_points(
    "data/GRAIN_PNG/m/orb.stl")

input_data = create_test_points([(0.0, 0.0, 0.5), (0.0, 1.1, 0.5)])

is_insides = get_is_insides(enclosed_points, input_data)

print(is_insides(0))  # 第一个待测试点
print(is_insides(1))  # 第二个待测试点

代码中，路径"data/GRAIN_PNG/m/orb.stl"是一个半径为1的标准球体，需要判断坐标(0.0, 0.0, 0.5)和(0.0, 1.1, 0.5)这两个测试点是否在球体内。

运行代码后，返回结果为：

1
0

这表明，第一个测试点在球内，第二个测试点在球外