NX8.5,用C++ 写一个OBB算法,获取对象的最小包容盒

时间: 2023-12-14 08:38:31 浏览: 38
OBB(Oriented Bounding Box)算法是一种用于计算三维物体的最小包围盒的方法,它可以获取到物体的最小包容盒。下面是一个基于C++的OBB算法实现示例: ```c++ #include <iostream> #include <vector> using namespace std; struct Point { double x, y, z; }; struct OBB { Point center; vector<Point> axis; vector<double> extent; }; // 计算点集的中心点 Point computeCenter(const vector<Point>& points) { Point center; center.x = center.y = center.z = 0.0; for (unsigned int i = 0; i < points.size(); ++i) { center.x += points[i].x; center.y += points[i].y; center.z += points[i].z; } center.x /= points.size(); center.y /= points.size(); center.z /= points.size(); return center; } // 计算协方差矩阵 void computeCovarianceMatrix(const vector<Point>& points, const Point& center, double* matrix) { for (int i = 0; i < 9; ++i) { matrix[i] = 0.0; } for (unsigned int i = 0; i < points.size(); ++i) { double x = points[i].x - center.x; double y = points[i].y - center.y; double z = points[i].z - center.z; matrix[0] += x * x; matrix[1] += x * y; matrix[2] += x * z; matrix[3] += y * x; matrix[4] += y * y; matrix[5] += y * z; matrix[6] += z * x; matrix[7] += z * y; matrix[8] += z * z; } } // 计算特征值和特征向量 void computeEigen(const double* matrix, double* eigenvalues, double* eigenvectors) { // 使用Jacobi算法计算特征值和特征向量 const int n = 3; double* off = new double[n]; double* p = new double[n * n]; double* q = new double[n * n]; for (int i = 0; i < n; ++i) { for (int j = 0; j < n; ++j) { p[i * n + j] = matrix[i * n + j]; q[i * n + j] = 0.0; } q[i * n + i] = 1.0; off[i] = 0.0; } for (int k = 0; k < 50; ++k) { double s = 0.0; for (int i = 0; i < n - 1; ++i) { for (int j = i + 1; j < n; ++j) { double f = p[i * n + j]; s += f * f; double h = off[j] - off[i]; double c = 1.0; if (fabs(h) > 1e-12) { double t = (p[i * n + i] - p[j * n + j]) / (2.0 * h); double d = sqrt(1.0 + t * t); if (t < 0.0) { d = -d; } c = 1.0 / sqrt(2.0 + (1.0 / d)); } double sa = c; double sb = (fabs(c) < 1e-12) ? 1.0 : (1.0 / (c * d)); off[i] -= f; off[j] += f; for (int l = 0; l < n; ++l) { double t = p[i * n + l] * sa + p[j * n + l] * sb; p[j * n + l] = p[i * n + l] * (-sb) + p[j * n + l] * sa; p[i * n + l] = t; } for (int l = 0; l < n; ++l) { double t = p[l * n + i] * sa + p[l * n + j] * sb; p[l * n + j] = p[l * n + i] * (-sb) + p[l * n + j] * sa; p[l * n + i] = t; } for (int l = 0; l < n; ++l) { double t = q[i * n + l] * sa + q[j * n + l] * sb; q[j * n + l] = q[i * n + l] * (-sb) + q[j * n + l] * sa; q[i * n + l] = t; } } } eigenvalues[0] = off[0] + s; eigenvalues[1] = off[1] + s; eigenvalues[2] = off[2] + s; for (int i = 0; i < n; ++i) { eigenvectors[i * n + 0] = q[i * n + 0]; eigenvectors[i * n + 1] = q[i * n + 1]; eigenvectors[i * n + 2] = q[i * n + 2]; } if (fabs(p[0]) <= 1e-12 && fabs(p[1]) <= 1e-12 && fabs(p[2]) <= 1e-12 && fabs(p[3]) <= 1e-12 && fabs(p[4]) <= 1e-12 && fabs(p[5]) <= 1e-12 && fabs(p[6]) <= 1e-12 && fabs(p[7]) <= 1e-12 && fabs(p[8]) <= 1e-12) { break; } } delete[] off; delete[] p; delete[] q; } // 计算OBB OBB computeOBB(const vector<Point>& points) { OBB obb; obb.center = computeCenter(points); double matrix[9]; computeCovarianceMatrix(points, obb.center, matrix); double eigenvalues[3]; double eigenvectors[9]; computeEigen(matrix, eigenvalues, eigenvectors); obb.axis.resize(3); obb.extent.resize(3); for (int i = 0; i < 3; ++i) { obb.axis[i].x = eigenvectors[0 * 3 + i]; obb.axis[i].y = eigenvectors[1 * 3 + i]; obb.axis[i].z = eigenvectors[2 * 3 + i]; obb.extent[i] = sqrt(eigenvalues[i]); } return obb; } int main() { vector<Point> points; points.push_back({ 0.0, 0.0, 0.0 }); points.push_back({ 1.0, 1.0, 1.0 }); points.push_back({ -1.0, 1.0, 1.0 }); points.push_back({ 1.0, -1.0, 1.0 }); points.push_back({ 1.0, 1.0, -1.0 }); OBB obb = computeOBB(points); cout << "Center: (" << obb.center.x << ", " << obb.center.y << ", " << obb.center.z << ")" << endl; cout << "Axis1: (" << obb.axis[0].x << ", " << obb.axis[0].y << ", " << obb.axis[0].z << ")" << endl; cout << "Axis2: (" << obb.axis[1].x << ", " << obb.axis[1].y << ", " << obb.axis[1].z << ")" << endl; cout << "Axis3: (" << obb.axis[2].x << ", " << obb.axis[2].y << ", " << obb.axis[2].z << ")" << endl; cout << "Extent1: " << obb.extent[0] << endl; cout << "Extent2: " << obb.extent[1] << endl; cout << "Extent3: " << obb.extent[2] << endl; return 0; } ``` 这个示例程序中,我们定义了一个Point结构体表示三维空间中的一个点,另外定义了一个OBB结构体表示物体的最小包容盒。我们首先实现了computeCenter函数来计算点集的中心点,然后实现了computeCovarianceMatrix函数来计算协方差矩阵,最后实现了computeEigen函数来计算特征值和特征向量。 在computeOBB函数中,我们首先计算点集的中心点,然后计算出协方差矩阵和特征值、特征向量,最后将特征向量作为包容盒的轴,将特征值开方作为包容盒的半长轴长度,并返回OBB结构体。 在main函数中,我们定义了一个点集points,将其传入computeOBB函数中计算出OBB,并输出OBB的信息。 需要注意的是,这个示例程序只是一个简单的实现示例,实际使用时需要考虑更多的情况,比如点集为空、点集只有一个点等特殊情况。

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