體素化（Voxelization）是將物體的幾何形式表示轉(zhuǎn)換成最接近該物體的體素表示形式，產(chǎn)生體數(shù)據(jù)集，其不僅包含模型的表面信息，而且能描述模型的內(nèi)部屬性。表示模型的空間體素跟表示圖像的二維像素比較相似，只不過從二維的點擴展到三維的立方體單元，而且基于體素的三維模型有諸多應(yīng)用。

由于使用的需要，需對模型進(jìn)行體素化操作，這里采用了一種簡單但卻有效的操作方法。首先設(shè)定模型體素化的分辨率，假設(shè)為 N * N * N，之后的操作主要包括兩部分：

1.????? 對模型表面的體素化

這一步的操作比較簡單，首先計算出模型的AABB包圍盒，然后根據(jù)空間分辨率對包圍盒進(jìn)行劃分，得到每個大小為(X/N) * (Y/N) * (Z/N)空間像素列表。然后對構(gòu)成3D模型的多邊形或三角形列表進(jìn)行遍歷，得到這些基本體元所對就應(yīng)的包圍盒，然后由AABB求交運算得到這些基本體元所能影響到的體素單元，將這些體素單元做為待判斷的基本對象。為了做進(jìn)一步的精確判定，使用三角形與AABB的求交算法確定這些基本體元所能影響到最終體素，并將這些體素標(biāo)記為非空，這樣就完成了對3D模型表面的體素化操作。

2.????? 對模型內(nèi)部的體素化

將模型表面體素化的操作進(jìn)行完之后即可得到對模型體素表示的一個“外殼”，接下來要做的操作就是進(jìn)行模型的內(nèi)部體素化操作。這里采用一種簡單的方法。首先將對應(yīng)的3D模型建立空間八叉樹，這棵八叉樹主要用于進(jìn)行基本體元面片的求交操作。然后對模型AABB中的所有空體素，從其中心位置以軸對齊方向來發(fā)射兩條射線，這兩條射線的方向相反，但基本方向都是軸對齊的。對于這兩條的射線利用空間模型的八叉樹來得到其與3D模型的相交位置，并得到相交點的法向量及到相交點的距離，然后根據(jù)這兩點法向量之間的關(guān)系來判斷得到當(dāng)前體素是在3D模型的內(nèi)部或是在3D模型的外部。將這樣的操作施加于每一個空的體素之后就可以完成對3D模型內(nèi)部的體素化操作。

但是將這樣的操作施加于每一個空的體素速度比較慢，故而此處可以采用掃描的方法來進(jìn)行加速處理。如果判斷得到某個體素的位置為模型內(nèi)部后，就可以根據(jù)射線的方向及這兩條射線與模型的交點處的距離來對當(dāng)前體素相鄰的體素進(jìn)行掃描，這樣不需要再做判斷就可以標(biāo)記出相鄰體素的狀態(tài)，這樣就加速了整個模型內(nèi)部的體素化操作。

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但是上述這種方法具有局限性，對于非完全閉合的3D模型，這種方法不能很好地進(jìn)行內(nèi)部體素化操作，不過自己工程的需要中，這種方法就已經(jīng)適用了，而且簡單易行。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的3D模型体素化的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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