Open CASCADE学习|基于AIS_PointCloud显示点集

定义与用途

AIS_PointCloud是OpenCASCADE中用于表示和管理点云数据的类，能够高效地绘制大量任意彩色点集。它通过Graphic3d_ArrayOfPoints将点数据传递给OpenGL图形驱动程序，以将设定点绘制为“点精灵”数组，且点数据被打包到顶点缓冲区对象中以提高性能。

主要功能

• 高效绘制：适用于处理和显示大规模点集数据，能有效提升渲染性能。
• 颜色设置：支持为整个点集设置统一颜色，也可为每个点单独指定颜色。
• 点标记类型：可指定用于绘制点的点标记类型，如圆形、方形等。
• 选择功能：提供通过可视化点集的边界框进行选择的支持，并支持两种显示/高亮模式：点或边界框。
• 自定义高亮：可通过继承SelectMgr_EntityOwner并重载HilightWithColor方法，自定义选中点的高亮显示行为。

使用示例

#include <AIS_PointCloud.hxx>
#include <Graphic3d_ArrayOfPoints.hxx>
#include <TColgp_Array1OfPnt.hxx>

void VisualizePointCloud(
    const Handle(AIS_InteractiveContext)& theContext,
    const std::vector<gp_Pnt>& thePoints)
{
    // 创建点云数据容器
    Handle(Graphic3d_ArrayOfPoints) aPointsArray = 
        new Graphic3d_ArrayOfPoints(thePoints.size(), false, true);

    // 填充点数据
    for (const gp_Pnt& aPnt : thePoints)
    {
        aPointsArray->AddVertex(aPnt);
    }

    // 创建交互式点云对象
    Handle(AIS_PointCloud) aCloud = new AIS_PointCloud();
    aCloud->SetPoints(aPointsArray);

    // 配置显示属性
    aCloud->SetDisplayMode(AIS_PointCloud::DM_Points);
    aCloud->SetMaterial(Graphic3d_NOM_PLASTIC);
    aCloud->SetColor(Quantity_NOC_CYAN);

    // 添加到显示上下文
    theContext->Display(aCloud, Standard_True);
}

关键特性解析

1. 高效内存管理：

   Graphic3d_ArrayOfPoints(
       Standard_Integer maxVertexs,
       Standard_Boolean hasColors = false,
       Standard_Boolean hasNormals = false)
   

   • 预分配显存空间
   • 支持颜色/法线属性（示例中启用颜色属性）

2. 显示模式控制：

   aCloud->SetDisplayMode(AIS_PointCloud::DM_Points); // 默认点显示
   // 或
   aCloud->SetDisplayMode(AIS_PointCloud::DM_BndBox); // 包围盒模式
   

3. 选择模式配置：

   // 在交互上下文中设置选择模式
   theContext->SetSelectionMode(aCloud, AIS_PointCloud::SM_SubsetOfPoints, true);
   

性能优化对比

高级用法示例

带颜色属性的点云：

// 创建带颜色属性的数组
Handle(Graphic3d_ArrayOfPoints) aColoredPoints = 
    new Graphic3d_ArrayOfPoints(thePoints.size(), true, false);

for (size_t i = 0; i < thePoints.size(); ++i)
{
    const gp_Pnt& p = thePoints[i];
    Quantity_Color col = CalculateColor(p); // 自定义颜色计算
    aColoredPoints->AddVertex(p, col);
}

Handle(AIS_PointCloud) aColorCloud = new AIS_PointCloud();
aColorCloud->SetPoints(aColoredPoints);

动态更新点云：

void UpdatePointCloud(
    Handle(AIS_PointCloud)& theCloud,
    const std::vector<gp_Pnt>& newPoints)
{
    Handle(Graphic3d_ArrayOfPoints) newArray = 
        new Graphic3d_ArrayOfPoints(newPoints.size(), false, true);
    
    for (const auto& p : newPoints)
    {
        newArray->AddVertex(p);
    }
    
    theCloud->SetPoints(newArray);
    theCloud->Update();
}

版本兼容性处理

为保证代码在多个OCCT版本中兼容，建议添加预处理指令：

#if OCC_VERSION_HEX >= 0x070700
    // 使用原生AIS_PointCloud
    Handle(AIS_PointCloud) aCloud = new AIS_PointCloud();
#else
    // 回退到PolyLine方案
    Handle(AIS_PolyLine) aCloud = CreateFallbackCloud();
#endif

诊断技巧

1. 性能分析：

   // 在渲染前后添加计时器
   OSD_Timer aTimer;
   aTimer.Start();
   // ... 渲染操作 ...
   aTimer.Stop();
   std::cout << "Render time: " << aTimer.ElapsedTime() << "s" << std::endl;
   

2. 显存监控：

   // 获取显存状态
   Handle(Graphic3d_GraphicDriver) driver = 
       ViewerTest::GetAISContext()->CurrentViewer()->Driver();
   Standard_Size memUsage = driver->MemoryInfo();
   

3. 点云验证：

   if (!aCloud->GetPoints()->HasVertexColors())
   {
       std::cerr << "警告：当前点云未启用颜色属性" << std::endl;
   }
   

该方案充分利用OCCT 7.7+的点云优化特性，在保持API简洁性的同时，提供工业级的大规模点集可视化能力。