使用python Open3d 采用位移贴图技术将多张纹理图片贴在网格上

Open3D是一款非常强大的开源三维图形处理库，支持多种三维场景建模、点云处理和三维数据可视化操作。其中包括了位移贴图的相关操作。

下面是一个简单的 Python 代码示例，演示如何使用 Open3D 实现位移贴图：

import open3d as o3d
import numpy as np

# 加载网格和纹理图片
mesh = o3d.io.read_triangle_mesh("mesh.obj")
texture = o3d.io.read_image("texture.jpg")

# 将纹理图片映射到网格上
o3d.visualization.draw_geometries_with_texture([mesh], [texture])

# 获取网格上每个顶点的坐标和法向量
vertices = np.asarray(mesh.vertices)
normals = np.asarray(mesh.vertex_normals)

# 定义位移贴图函数
def displace_texture(coordinates):
    # 计算每个顶点在纹理图片上的坐标
    u = coordinates[:, 0] / texture.width
    v = coordinates[:, 1] / texture.height
    uv = np.stack([u, v], axis=1)

    # 采样纹理图片，并根据采样值计算位移距离
    colors = texture[uv[:, 1], uv[:, 0]]
    displacement = (colors / 255 - 0.5) * 0.1  # 位移距离为颜色值的一半，范围为[-0.05, 0.05]

    # 计算新的顶点坐标，并根据法向量进行投影
    new_vertices = vertices + displacement[:, np.newaxis] * normals
    return new_vertices

# 对网格进行位移贴图，并可视化结果
mesh.vertices = o3d.utility.Vector3dVector(displace_texture(vertices))
o3d.visualization.draw_geometries_with_texture([mesh], [texture])

在上述代码中，我们首先使用 `o3d.io.read_triangle_mesh()` 和 `o3d.io.read_image()` 函数加载网格和纹理图片。然后，使用 `o3d.visualization.draw_geometries_with_texture()` 函数将纹理图片映射到网格上，并进行可视化。

接下来，我们定义了一个位移贴图函数 `displace_texture()`，该函数接受一个顶点坐标的数组，并返回一个新的顶点坐标的数组。在函数内部，我们首先计算每个顶点在纹理图片上的坐标，然后采样纹理图片并计算位移距离，最后根据法向量将位移距离投影到新的顶点坐标上。

最后，我们使用 `o3d.utility.Vector3dVector()` 函数将新的顶点坐标赋值给网格，并使用 `o3d.visualization.draw_geometries_with_texture()` 函数重新进行可视化，观察位移贴图的效果。