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python - 使用 pyreder/pyglet/openGL 将 3d 顶点映射到像素

问题描述

我正在使用图像实现 3d 点估计的新算法，现在我正在尝试在 3d 虚拟模型上对其进行测试，然后再转向真实对象。

算法输入是最后一次转换为视口大小之前的像素，因此要在渲染图像上测试算法，我需要知道形状中像素的反向转换（[0，witdh]，[0，height]）。

我正在使用 pyrender 库中的透视投影来渲染 3d 网格的 2d 图像，据我所知，这个库使用 OpenGL 方法进行渲染。

示例：我有一个尺寸=(3,1,5), center=(0,0,0) 的盒子网格，并且我有投影和视图矩阵

View Matrix=       [[ 0.96592583, -0.0669873 ,  0.25     ,  3.        ],
                   [ 0.        ,  0.96592583,  0.25881905,  4.        ],
                   [-0.25881905, -0.25      ,  0.9330127 , 10.        ],
                   [ 0.        ,  0.        ,  0.        ,  1.        ]]

Projection Matrix= [[ 2.4142135,  0.        ,  0.        ,  0.        ],
                   [ 0.        ,  2.41421356,  0.        ,  0.        ],
                   [ 0.        ,  0.        , -1.0010005 , -0.10005003],
                   [ 0.        ,  0.        , -1.        ,  0.        ]]

这是我将 3d 点/顶点映射到像素的计算：

def map_to_pixel(point3d,w,h,projection,view):
    p=projection@view@point3d # openGL perspective projection
    p=p/p[3]                  # divide by the w element
    p[0]=w/2*p[0]+w/2         # transformation from [-1,1] -> [0,width]
    p[1]=h/2*p[1]+h/2         # transformation from [-1,1] -> [0,height]
    return p

当 viewport_sizes=(width,height)=(512,512)

结果= [150.86775635, 4.28475523, 1.00894365, 1. ]= (151,4)

当 pyrender 对该顶点的实际结果是像素时 ~ (90,342)

如果有人知道 pyrender/OpenGL 幕后的实际过程，或者知道如何正确映射像素，那将非常有帮助。

顺便说一句：当库使用左上映射时，我知道我的函数使用左下映射，但它仍然给出了意外的输出。

标签： pythonopenglcomputer-visionmeshpyrender

解决方案

我弄清楚了计算是如何进行的，我不知道为什么，但是库 pyrender（使用 OpenGL 方法）使用我设置为输入的视图矩阵的逆矩阵。

设置像素的确切功能是：

from numpy.linalg import inv

    def map_to_pixel(point3d,w,h,projection,view):
        p=projection@inv(view)@point3d.T
        p=p/p[3]
        p[0]=(w/2*p[0]+w/2)    #tranformation from [-1,1] ->[0,width]
        p[1]=h-(h/2*p[1]+h/2)  #tranformation from [-1,1] ->[0,height] (top-left image)
        return p

我已经通过这个函数测试了渲染的图像，所有的顶点都完美地映射到了像素中。

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