可视化

函数 draw_geometries

Open3D 提供了一个便捷的可视化函数 draw_geometries，它接收一个几何对象（Geometry）列表（PointCloud、TriangleMesh 或 Image），并将它们一起渲染。我们在可视化器中实现了许多功能，例如通过鼠标操作进行旋转、平移和缩放，更改渲染样式以及屏幕截图等。在窗口内按 H 键可打印出完整的功能列表。

print("Load a ply point cloud, print it, and render it")
sample_ply_data = o3d.data.PLYPointCloud()
pcd = o3d.io.read_point_cloud(sample_ply_data.path)
o3d.visualization.draw_geometries([pcd],
                                  zoom=0.3412,
                                  front=[0.4257, -0.2125, -0.8795],
                                  lookat=[2.6172, 2.0475, 1.532],
                                  up=[-0.0694, -0.9768, 0.2024])

输出：

Load a ply point cloud, print it, and render it
[Open3D WARNING] GLFW Error: Failed to detect any supported platform
[Open3D WARNING] GLFW initialized for headless rendering.

-- Mouse view control --
  Left button + drag         : Rotate.
  Ctrl + left button + drag  : Translate.
  Wheel button + drag        : Translate.
  Shift + left button + drag : Roll.
  Wheel                      : Zoom in/out.

-- Keyboard view control --
  [/]          : Increase/decrease field of view.
  R            : Reset view point.
  Ctrl/Cmd + C : Copy current view status into the clipboard.
  Ctrl/Cmd + V : Paste view status from clipboard.

-- General control --
  Q, Esc       : Exit window.
  H            : Print help message.
  P, PrtScn    : Take a screen capture.
  D            : Take a depth capture.
  O            : Take a capture of current rendering settings.

Note

在某些操作系统（例如 macOS）上，可视化窗口可能不会响应键盘输入。这通常是因为控制台保留了输入焦点，而没有将其传递给可视化窗口。使用 pythonw 而非 python 来运行即可解决此问题。

Note

除了 draw_geometries 之外，Open3D 还提供了一组功能更高级的同级函数。draw_geometries_with_custom_animation 允许程序员定义自定义的视角轨迹，并在 GUI 中播放动画。draw_geometries_with_animation_callback 和 draw_geometries_with_key_callback 接受 Python 回调函数作为输入。回调函数会在自动动画循环中、或在按键事件发生时被调用。详见自定义可视化。

存储视角

初始时，点云被上下颠倒地渲染出来。

使用左键单击并拖拽调整视角后，我们可以得到一个更好的观察角度。

要保留这个视角，请按 Ctrl + C。视角会被转换为一段 JSON 字符串并存入剪贴板。当你把相机移动到其他视角后，例如：

此时按 Ctrl + V 即可回到原来的视角。

渲染样式

Open3D 可视化器支持多种渲染样式（Rendering style）。例如，按 L 键可在 Phong 光照（Phong lighting）与简单的纯色渲染之间切换。按 2 键则会使点根据其 x 坐标进行着色。

颜色映射（Color map）也可以调整，例如按 Shift + 4 即可把 jet 颜色映射切换为 hot 颜色映射。

几何基元

下面的代码使用 create_box、create_sphere 和 create_cylinder 分别生成了一个立方体、一个球体和一个圆柱体。其中立方体被涂成红色，球体被涂成蓝色，圆柱体被涂成绿色。所有网格（mesh）都计算了法向量以支持 Phong 着色（参见《可视化 3D 网格》与《表面法向量估计》)。我们甚至可以用 create_coordinate_frame 创建一个坐标轴，并将其原点设在 (-2, -2, -2)。

print("Let's define some primitives")
mesh_box = o3d.geometry.TriangleMesh.create_box(width=1.0,
                                                height=1.0,
                                                depth=1.0)
mesh_box.compute_vertex_normals()
mesh_box.paint_uniform_color([0.9, 0.1, 0.1])
mesh_sphere = o3d.geometry.TriangleMesh.create_sphere(radius=1.0)
mesh_sphere.compute_vertex_normals()
mesh_sphere.paint_uniform_color([0.1, 0.1, 0.7])
mesh_cylinder = o3d.geometry.TriangleMesh.create_cylinder(radius=0.3,
                                                          height=4.0)
mesh_cylinder.compute_vertex_normals()
mesh_cylinder.paint_uniform_color([0.1, 0.9, 0.1])
mesh_frame = o3d.geometry.TriangleMesh.create_coordinate_frame(
    size=0.6, origin=[-2, -2, -2])

输出：

Let's define some primitives

draw_geometries 接收一个几何体列表，并将它们一并渲染。另外，TriangleMesh 支持 + 运算符，可以把多个网格合并为一个。我们推荐第一种方式，因为它支持不同类型几何体的组合（例如，一个网格可以与一个点云一起渲染）。

print("We draw a few primitives using collection.")
o3d.visualization.draw_geometries(
    [mesh_box, mesh_sphere, mesh_cylinder, mesh_frame])

print("We draw a few primitives using + operator of mesh.")
o3d.visualization.draw_geometries(
    [mesh_box + mesh_sphere + mesh_cylinder + mesh_frame])

输出：

We draw a few primitives using collection.
[Open3D WARNING] GLFW initialized for headless rendering.

We draw a few primitives using + operator of mesh.
[Open3D WARNING] GLFW initialized for headless rendering.

绘制线集

要绘制线段，需要用一个点集和一个边集（点索引构成的点对）来定义一个 LineSet。下面的示例创建了自定义的点和边（表示为 lines）来构造一个立方体。颜色是可选的——本例中为每条边指定了红色 [1, 0, 0]。

print("Let's draw a box using o3d.geometry.LineSet.")
points = [
    [0, 0, 0],
    [1, 0, 0],
    [0, 1, 0],
    [1, 1, 0],
    [0, 0, 1],
    [1, 0, 1],
    [0, 1, 1],
    [1, 1, 1],
]
lines = [
    [0, 1],
    [0, 2],
    [1, 3],
    [2, 3],
    [4, 5],
    [4, 6],
    [5, 7],
    [6, 7],
    [0, 4],
    [1, 5],
    [2, 6],
    [3, 7],
]
colors = [[1, 0, 0] for i in range(len(lines))]
line_set = o3d.geometry.LineSet(
    points=o3d.utility.Vector3dVector(points),
    lines=o3d.utility.Vector2iVector(lines),
)
line_set.colors = o3d.utility.Vector3dVector(colors)
o3d.visualization.draw_geometries([line_set])

输出：

Let's draw a box using o3d.geometry.LineSet.
[Open3D WARNING] GLFW initialized for headless rendering.