trimesh python

### 使用Trimesh库进行3D网格处理

#### 加载模型并获取顶点和面信息
为了加载一个三维模型文件，并提取其顶点(`vertices`)以及面片(`faces`)的信息，可以按照如下方式操作：

import trimesh

mesh = trimesh.load('model.obj')  # 加载OBJ格式或其他支持的格式文件
print(mesh.vertices)              # 输出所有的顶点坐标数组
print(mesh.faces)                # 输出构成每个三角形面片的三个顶点索引列表

上述代码片段展示了如何通过`trimesh.load()`函数来读取指定路径下的3D模型文件，并将其转换成`Trimesh`对象。之后可以通过访问`.vertices`属性获得所有顶点的位置数据；而`.faces`则包含了定义各个多边形表面所需的顶点编号集合[^1]。

#### 将顶点和面创建为新的网格模型
如果已经有了具体的顶点位置与对应的连接关系（即面），那么可以直接利用这些数据构建一个新的网格实例：

new_vertices = [[0, 0, 0], [1, 0, 0], ... ]  # 自定义的一组空间点位
new_faces     = [[0, 1, 2], [1, 2, 3], ... ]  # 定义由哪些顶点组成各个多边形区域

custom_mesh = trimesh.Trimesh(vertices=new_vertices, faces=new_faces)
custom_mesh.show()                           # 显示新建立好的几何体图形窗口

这里说明了怎样基于给定的数据集——一组代表物体表面上离散分布的空间点及其相互间的拓扑结构描述——去构造出相应的实体表示形式。最后调用了`.show()`方法可以在屏幕上呈现出这个自动生成的结果图象。

#### 对网格执行采样及查询最邻近点
对于已经存在的网格形状，有时需要在其表层随机选取若干样本点或者寻找距离某特定目标位置最近的那个节点：

sample_points, face_indices = mesh.sample(1000, return_index=True)

closest_point_on_surface, distance_to_closest, triangle_id = \
    mesh.nearest.on_surface([[some_x, some_y, some_z]])

这段脚本实现了两个主要的功能：一是从当前网格上均匀抽取一定数量（此处设定了1000个）不重复的点作为样本；二是针对任意给出的一个外部坐标的向量，在整个网状结构内部搜寻与其相距最小的那一处所在的确切地点连同两者间实际间隔长度一同返回。

#### 应用仿射变换修改网格姿态
当涉及到调整整体外形的姿态变化时，则可通过应用所谓的“齐次变换矩阵”来进行平移、旋转或是缩放等一系列线性映射动作：

transformation_matrix = [
    [cos_theta, -sin_theta, 0., tx],
    [sin_theta, cos_theta , 0., ty],
    [      0.  ,       0. , 1., tz],
    [      0.  ,       0. , 0., 1.]]

transformed_mesh = mesh.copy()
transformed_mesh.apply_transform(transformation_matrix)

此部分介绍了有关于如何借助四阶方阵表达式的帮助下完成对原始输入模型实施刚体运动的效果模拟过程。其中涉及到了绕原点逆时针方向转动角度θ度的操作，同时还附加了一个沿直角坐标系XYZ轴正交移动偏置矢量(t_x, t_y, t_z)的影响因素考虑进去。