从头开始创建3D三角网格

Question

我想要做的是创建一个3D三角网格，可以将其解析为.vtk或.stl文件以用于3D打印应用程序。现在我坚持创建三角形网格。我想要创建的几何基本上是三维正弦波，它们具有一定的厚度并相互交叉。到目前为止，我得到了一个正弦波。这里是一个MWE：

import matplotlib.pyplot as plt 
import numpy as np 
from scipy import ndimage 
import scipy.spatial 

# create empty 3d array 
array = np.zeros((100, 100, 100)) 

# create 3D sine wave in empty array 
strut = np.sin(np.linspace(1, 10, 100))*12 
for k in enumerate(strut): 
    y_shift = int(np.round(strut[k[0]])) 
    array[k, 50 + y_shift, 50] = 1 

pattern = np.ones((4, 4, 4)) 

# convolve the array with the pattern/apply thickness 
conv_array = ndimage.convolve(array, pattern) 

# create list with data coordinates from convolved array 
data = list() 
for j in range(conv_array.shape[0]): 
    for k in range(conv_array.shape[1]): 
     for l in range(conv_array.shape[2]): 
      if conv_array[j, k, l] != 0: 
       data.append([j, k, l]) 

data = np.asarray(data) 

tri = scipy.spatial.Delaunay(data) 

fig = plt.figure() 
ax = fig.add_subplot(111, projection="3d") 
ax.hold(True) 
ax.plot_trisurf(data[:, 0], data[:, 1], data[:, 2], triangles=tri.simplices) 
plt.show() 

它做什么：我创建一个空数组，我用正弦波表示填充一个正弦波。我将这个阵列与一个规定尺寸的矩形阵列进行卷积，这给了我一个更大的正弦波。然后将数组转换为坐标形式，以便可以使用Delaunay三角剖分对其进行三角剖分。我所得到的是这样的：

Plot

正如你所看到的三角有点儿工作，但它填补了正弦波振幅之间的空间。有没有办法去除填充的间距？或者阻止它首先做到这一点？正弦波的两端看起来也不对，我不知道为什么。这是甚至是最好的方法来实现我想要做的？

解析为.vtk文件不应该出现问题，但我首先需要一个干净的结构。预先感谢任何帮助！

Answer 1

最后，我得到了非常接近我想要的东西。如果有人对这个答案感兴趣：

不用点云方法，我用自己的Python挖掘VTK（这是一种学习的痛苦，但有很多功能）。

我的算法基本上是这样：

1. 第一近似正弦波作为一个简单的三角波。
2. 饲料波的x，y和z坐标为vtkPoints对象
3. 使用vtkParametricSpline顺利拿到了一波
4. vtkSplineFilter有过一波
5. vtkTubeFilter的平整度控制，以创建一个卷行
6. vtkTriangleFilter的啮合
7. vtkSTLWriter

Answer 2

我不会重新发明轮子，自己做所有事情。而不是使用python-vtk和paraview（这是3D数据的后期处理应用程序）为您做三角测量。 “只需”创建点并在该应用程序中完成其余部分。

我不太了解3D打印，但我知道我对STL和VTK的公平分享。手动执行并且VTK库具有has some nice Python examples和专用STLWriter是一种痛苦。您只需要需要围绕VTK的工作流程以及它如何在内部管理事情。这就是paraview非常方便。它使您能够记录您在GUI中执行的操作并显示它们并在Python中显示它们。学习内部工作方式非常棒。