引导式工作流 | 水坝网格化（Meshing a Dam） — 徕卡三维激光扫描产品中文培训与文档中心

说明

简介

软件中提供了多个网格化（meshing）命令。将这些命令组合起来，可以得到多种网格化策略。

这里我们以一座水坝的数据为例，其中包含若干需要特别处理的部位：

水坝主体，是一大片非常光滑的表面。
水坝两侧的一些岩石，代表相当粗糙的表面。
坝壁侧边一些非常尖锐的棱边。
坝顶上的一些文字刻字。

注意，样例中还有另一个基于"萨莫色雷斯胜利女神像"（巴黎卢浮宫的著名雕像）点云的例子，那是一份非常嘈杂、代表光滑表面的点云。因此对这尊雕像采用了另一种策略。

说明

练习概述

在本练习中，我们将学习如何对点云进行网格化。

手动清理点云。
先做一次网格以观察效果，据此决定采用何种策略。
在某个细节层次上生成规则网格。
填补一些孔洞与开放轮廓。
把网格炸开（explode）成若干块。
提升某些区域的网格精度。
删除网格中的一些三角形。
对棱边做局部重新网格化，使其看起来锐利。
对嘈杂部位做局部平滑。
从模型中提取特征。
创建自由手绘剖面。
沿一条曲线创建若干断面。

说明

本教程使用的文件是 DamRock.3dr（下载）。

清理点云

用从右向左的矩形 + SHIFT 键选中屏幕上看到的所有点云（Cleaned Cloud 除外）。
启动 Clean / Separate 命令。
适当调整视图方向，沿要删除的点周围单击绘制轮廓。
用垃圾桶图标移除这些点。
如有必要，再选中另一组嘈杂点。
清理完成后单击 OK。

要继续本练习，请使用已经清理好的 Cleaned Cloud。

图 1：使用 Clean / Separate 命令，可以在一个多边形范围内选点。可利用控制点把该多边形转换为盒体。

先做一次网格，看看效果

一般来说，打开一个新点云时，很难知道最佳的网格化参数是什么。当你启动 3D Mesh 命令时，软件会为你计算参数，从而不论点云大小，都能在 30 秒内得到结果。这些默认参数通常能给出不错的结果，但有时需要根据你的模型与预期加以调整。

选中 Cleaned Cloud。
启动 3D Mesh 命令。
选择 Regular sampling，把默认参数改为 Average distance between points（平均点间距） 1.5 m。
选择 Hole detection，Triangle size 保留计算出的值。
单击 OK。第一次网格应在 5 秒内完成。
网格出现在屏幕上后，右键单击选择 Flat 显示。平面渲染模式可去除显卡带来的伪影或平滑效果。
注意，按 I 键可以翻转所选网格的法线方向。
你可以把 Cleaned cloud 叠加显示在网格之上，以便更好地分析需要改进之处。

ex2 - 3DMesh.png

图 2：用默认参数做第一次网格，看看效果

现在你可以分析第一个结果了。粗看之下可以得出以下几点：

一些缺点区域被大三角形完全填满。这些孔洞约 2 m 宽。这就需要把 Hole detection, triangle size 填入小于 2 的值。
存在一些异常点，但数量非常少，因此之后可以方便地手动改正。
棱边的锐利程度不对。这需要更小的三角形。
刻字的细节在网格中没有体现；不过由于这些细节非常小，我们会在第二步中再纳入它们。

在某一细节层次上生成规则网格

上一次测试的结论是：网格应该用更小的三角形尺寸来做：

执行撤销。
再次选中 Cleaned Cloud。
启动 3D Mesh 命令。
Average distance between points 输入 0.3 m，Triangle size 输入 1.2 m。
单击 OK。

按 I 键，或用上下文菜单中的 Reverse，使坝体正面显示为亮面。

图 3：以 0.3 m 平均点间距对水坝做网格化。结果是一个由若干不相连部分构成的网格：复合网格（compound mesh）。

炸开复合网格并删除最小的部分

可以看到，生成的网格是一个"复合网格"。这意味着它是若干互不相连的表面的集合。现在我们把复合体炸开为独立网格。

选中该网格。
启动 Ungroup Mesh 命令。

查看对象浏览器，你应该会看到 Mesh Group 中包含许多块。所有这些块按尺寸排序：最大的一块在最前，最小的在最后。我们建议只保留前 4 块。选中第 5 块到最后的网格，把这些小块全部删除。

图 4：把网格炸开成互不相连的部分。你可以全选这些网格并赋予同一颜色，这样更容易看出哪个网格的法线颜色被翻转了。

现在我们可以把最大的四块重新编组到复合网格中。

选中所有要放入复合体的网格。
启动 Group Mesh 命令。
对法线方向询问回答 Yes，这样所有部分将具有一致的法线朝向。
你可以更改新复合网格的颜色。选中该网格，在上下文菜单中选择一种颜色。

填补一些孔洞

接下来我们填补一些孔洞。自动选择通常是选取"最小孔洞"来填补的最快方式。

选中该网格。
启动 Fill Holes 命令。
选择 Select borders shorter than 选项（限制自由边界长度）。
把 Length 设为 16 m（不要设更大的值，否则会选中开放轮廓）。
选择 Add points inside holes、Curvature filling 与 Prevent self intersection 选项。
你可以通过单击三维场景来增加或移除要填补的孔洞。
单击 Preview，再单击 OK, Exit。

图 5：自动选中最小的孔洞，并以曲率连续性进行填补。

替换某些部位以移除异常区域

在某些区域（如图中所示），你应该会看到表面上的缺陷。这些异常区域可以很容易地移除。

选中该网格。
启动 Replace a Part 命令。
绘制一条自由手绘轮廓，圈住要修正的区域。
如果对这次修正不满意，单击 Undo。
对所有要替换的区域重复此操作，然后单击 OK。

图 6：异常区域可以很容易地替换或局部平滑。

注意，在某些情况下也可以对整体形状做平滑以获得更好的外观，但此处我们不用该命令，因为我们的意图是保持测量点"原样"。

在开放轮廓之间建立衔接

模型中有些区域无法直接填补，因为它们是开放轮廓而不是孔洞。

启动 Bridge，单击两条自由边以封闭该孔洞。
激活 Sew，然后单击 OK, Exit。

随后，启动 Fill Holes，单击要填补的孔洞将其填上。

图 7：建立桥接（bridge）可以把大孔洞分隔成若干小孔洞，这样用 Mesh / Fill holes 命令以曲率连续性填补起来会更容易。

在两条轮廓之间建立衔接

启动 Join 2 Contours，选中第一条轮廓。单击 Restrict 做一个范围限制。
现在选中第二条轮廓，同样做范围限制。
计算将自动启动。

随后，对所有部分选择 Sew，并单击 OK, Exit。

图 8：也可以由两条轮廓（多段线或孔洞边界）创建网格。有时需要对轮廓做范围限制。

提升特定区域的网格精度

模型中包含一些尖锐的棱边区域，我们将提升这些区域的精度。

选中该网格以及所有名称以 "SharpAngle" 开头的点云（按住 CTRL 键可选择多个元素）。

注意，这些点云是为准备本教程而事先拆分好的。 - 启动 Refine mesh from Cloud 命令。 - 选择 No noise reduction。 - 把 Deviation error 设为 0.03 m。 - 勾选 Distance 并设为 0.3 m。 - 选择 Extend free border，并把 Triangle size 设为 3.38478 m。 - 单击 OK, Exit。