Meshlab源码初探

Meshlab源码初探

作者：徐景周

 

一、概述

    MeshLab是一个开源的、便携式的、开扩展的系统，用于处理和编辑非结构化的三角网格。这个系统的目的是对在3D扫描生成的的非结构模型处理时起到帮助，提供一组工具用于编辑、清理、修复、检查、渲染和转换这种格式的网格。Meshlab和VCGlib都是意大利国立研究院的作品。

 

二、软件环境

2.1  VS2010

2.2  Meshlab 1.3.3

下载：https://sourceforge.net/projects/meshlab/files/meshlab/

最新源码：https://github.com/cnr-isti-vclab/meshlab

2.3  QT 5.2.1 （建议安装到D盘，目录默认。如：D:\Qt\Qt5.2.1）

2.4  QT VS Add-in 1.2.3

下载：https://www.qt.io/download-open-source/

 

三、 注意事项

3.1 源码编译

http://wenku.baidu.com/link?url=AJ0j28wFNoXiOhWcoHaLP6W7Uxgapjy6IXut73eR1o6omACaQK8q6Z3mCb1moDnL9Dp9-jCGn5-QSWFxPi5y3lHd3gOZlxSpJwxCk9wAckO

3.2 filter_csg插件源码中，引用了源码中没有的第三方库。例如：mpir.lib

3.3 decorate_background插件源码中，图片丢失：”/textures/cubemaps/uffizi.jpg”.

3.4  filter_clean插件源码中存在着文件，依赖于另一个插件源码：edit_pickpoints.

3.5  通过vcg::CallBackPos等函数，可在MeshLab和VCGLab间回调。

 

四、 源码分析

4.1  meshlab

    主目录。采用QT开发的的网格处理系统，它的核心使用了vcglib。

下面是meshlab主要的源码目录结构：

4.1.1      common

    基础文件目录。主要包括插件参数/脚本解析，插件接口定义，插件管理，mesh管理基类等。

4.1.2      external

    第三方源码库目录。因为vcglib和meshlab中文件会使用到它们，所以在编译meshlab工程时，需先编译这个目录中工程(将生成lib文件复制到distrib目录)，编译细节可参见注意事项一节。

例如：

•  lib3ds-xx

Autodesk 3D Studio文件C语言库.

• muparser_xx

Fast mathematical expressions parser library.

• OpenCTM-xx

Library for compression of 3D triangle meshes.

• bzip2-xx

File compression program that uses the Burrows–Wheeler algorithm.

• jhead-xx

Extract and manipulate JPEG EXIFinformation of photos.

• levmar-xx

The Levenberg-Marquardt algorithm is an iterative technique that finds a local minimum ofa function that is expressed as the sum of squares of nonlinear functions. 通用的非线性最小二乘算法库.

• structuresynth-xx

Structure Synthgenerates 3D structures by specifying a design grammar.

• glew-xx

The OpenGL Extension Wrangler Library.

• qhull -xx

Qhullcomputes the convex hull, Delaunay triangulation, Voronoi diagram, halfspaceintersection about a point, furthest-site Delaunay triangulation, andfurthest-site Voronoi diagram. It runs in 2-d, 3-d, 4-d, and higher dimensions.研究解决凸包问题.

4.1.3      meshlabplugins

    插件目录。 meshlab中插件的加载有二种方式：一种是遍历插件目录中的dll文件，进行加载。另一种是遍历插件目录中的xml文件(例如：filter_measure.xml)，通过判断是否存在与xml文件同名的dll文件和xml文件中是否包含javascript，进行不同方式的加载。其中，插件中的对话框等UI部分，都是通过MeshlabStdDialog和MeshLabXMLStdDialog二个类生成的。

    MeshLab对其功能的扩展是通过插件来实现的，通过实现不同的接口，可以将插件放在不同的菜单下或工具栏上。例如：MeshFilterInterface接口，用于实现Filter菜单下的插件。

例如：

• filter_meshing

Mesh网格处理：缩放、移动、旋转，细分面，删除重复顶点等。

• filter_select

提供多种选择和删除方式。

• filter_layer

Mesh层操作。例如：删除/复制/重命名Mesh层、合并Mesh层等。

• io_base

导入/导出一些3D文件。例如：STL,PLY, OBJ等。

• decorate_base

绘制坐标轴、顶点、边角、边框、网格、标签、特征柱状图等。

• edit_manipulators

鼠标和键盘键进行操作：缩放、平移和旋转。

• edit_align

Mesh间拼接。

• edit_hole

Mesh中补洞。

• edit_measure

Mesh中测量选定距离。

• render_gdp

着色器：遍历加载与处理.gdp文件。

• render_rfx

着色器：遍历加载与处理.rfx文件。

4.1.4      sampleplugins

    扩展插件示例源码的目录。

4.1.5      meshlab

    主程序目录。例如：程序入口(MainWindow的实现，分别在mainwindow_RunTime和mainwindow_Init文件中)，以及各种Actions(Render部分的生成，在rendermodeactions文件中)、Menus、Toolbars、Dialog逻辑等。

4.1.6      meshlabserver

    批量处理工具目录，减少手工工作量。采用meshlabserver(命令行方式) +mlx文件(filterscript)的方式，可以自动化Meshlab工作。

4.1.7      distrib

    发布目录，编译后生成的文件存放在此。

 

4.2  vcglib

    meshlab的核心库。

下面是vcglib主要的源码目录结构：

4.2.1       vcg

    整个库的核心，定义了所有的算法和数据结构。

4.2.2       wrap

    包含一些针对特定需求/上下文/库的VCG概念的封装。例如：很多格式的网格数据的导入和导出，用OpenGL渲染三角形网格的代码等。

4.2.3       eigenLib

    线性代数库，VCGLib中的高级矩阵操作基于这个库。

vcglib采用标准C++开发，封装了IO，OpenGL等功能。核心功能如下：

• 提供 Mesh（triangular mesh，tetrahedral mesh，三角网格或四面体网格）数据结构的定义，该数据结构支持对 Mesh数据的快速访问（拓扑信息、空间查询等）以及高效执行网格上算法。
• 在 Mesh数据结构基础上，实现大量高效的网格算法，如网格修补、平滑、变形、曲率计算、细分、泊松盘采样、等值面计算等。
• IO 支持，读写 PLY、OBJ、STL、3DS、OFF、DXF等格式网格文件。
• UI 支持，如 OpenGL网格显示，Trackball交互等。

 

五、架构

框架图

 

用例图

 

插件类图

 

启动事件图

 

参考文献 

1. 源码编译, http://wenku.baidu.com/link?url=AJ0j28wFNoXiOhWcoHaLP6W7Uxgapjy6IXut73eR1o6omACaQK8q6Z3mCb1moDnL9Dp9-jCGn5-QSWFxPi5y3lHd3gOZlxSpJwxCk9wAckO