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python读取点云文件（.stl文件、.obj文件）（以及转换为obj方法）_python stl

作者：黑客灵魂 | 2024-08-09 10:23:37

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python stl

.1 文本方式读取 

代码如下

  1. stl_path='/home/pxing/codes/point_improve/data/003_cracker_box/0.stl'
  2.  
  3.  
  4.  
  5. points=[]
  6. f = open(stl_path)
  7. lines = f.readlines()
  8. prefix='vertex'
  9. num=3
  10. for line in lines:
  11.     #print (line)
  12.  
  13.     if line.startswith(prefix):
  14.  
  15.         values = line.strip().split()
  16.         #print(values[1:4])
  17.         if num%3==0:
  18.           points.append(values[1:4])
  19.           num=0
  20.         num+=1
  21.     #print(type(line))
  22. print(points)
  23. f.close()

该代码可以直接将stl文件中对点直接都输出

改进版本

  1. import numpy as np
  2.  
  3. stl_path='/home/pxing/codes/point_improve/data/003_cracker_box/0.stl'
  4. points=[]
  5. f = open(stl_path)
  6. lines = f.readlines()
  7. prefix='vertex'
  8. num=3
  9. for line in lines:
  10.     #print (line)
  11.  
  12.     if line.startswith(prefix):
  13.  
  14.         values = line.strip().split()
  15.         #print(values[1:4])
  16.         if num%3==0:
  17.           points.append(values[1:4])
  18.           num=0
  19.         num+=1
  20.     #print(type(line))
  21. points=np.array(points)
  22. f.close()
  23. print(points.shape)
  24. np.save("/home/pxing/codes/point_improve/feature_get/point_get/test.npy", points)

把输出的点转换为npy并且保存

1.1 stl解析

.stl文件格式如下图所示：

那么读取该文件就需要知道stl的构成

stl是一种表示三角网格的文件格式

STL只能用来表示封闭的面或者体，stl文件有两种：一种是ASCII明码格式，另一种是二进制格式

ASCII明码格式：

STL文件的首行给出了文件路径及文件名

STL三维模型就是由一系列这样的三角面片构成

三角面片的信息单元 facet 是一个带矢量方向的三角面片

每一个facet由7 行数据组成：

facet normal 是三角面片指向实体外部的法矢量坐标

outer loop 代表随后的3行数据分别是三角面片的3个顶点坐标

3顶点沿指向实体外部的法矢量方向逆时针排列

solid [filename] //文件名，可以是任何字符

facet normal [i j k] //面的法线，i、j、k为三个分量，各分量之间用空格隔开，不能用逗号隔开

outor loop

vertex [x y z] //三角面片的第一个点，x、y、z三个坐标之间要用空格隔开

vertex [x y z] //三角面片的第二个点

vertex [x y z] //三角面片的第三个点

endloop

endfacet //完成一个三角面片的定义

、、、、 //其他facet

endsolid [filename] //完成一个stl文件的定义

示例：

在电脑上新建一个txt文件，然后编辑。编辑完了之后保存，并将文件后缀名改为stl，即可完成一个创建了一个stl文件。如下图，利用文本编辑器将一个四面体的几何数据保存到文件中

效果如下图所示：

1.2 stl创建 

创建一个三角形面片

  1. solid   mystl    
  2. facet   normal  0 -1 0
  3. outor   loop
  4. vertex  -100 0 0 
  5. vertex  100 0 0
  6. vertex  0 0 -100 
  7. endloop
  8. endfacet 
  9. end solid mystl

1.3 stl分割

完成了stl分割

  1. stl_path='/home/harry/projects/spoon_to_scoop/object_process/spilt/decomp.stl'
  2. with open(stl_path, "r") as f:
  3.     lines = f.readlines()
  4.     target_end = "endsolid" 
  5.     i=0
  6.     for line in lines:
  7.             with open('/home/harry/projects/spoon_to_scoop/object_process/spilt/'+'bow_'+str(i)+".stl", "a") as new_f:
  8.                 new_f.write(line)
  9.             if target_end in line:
  10.                 i+=1

1.4 obj读取

  1. def read_obj_vertices(file_path):
  2.     vertices = []
  3.  
  4.     with open(file_path, 'r') as file:
  5.         for line in file:
  6.             if line.startswith('v '):
  7.                 vertex = line.strip().split(' ')[1:]
  8.                 vertex = [float(coord) for coord in vertex]
  9.                 vertices.append(vertex)
  10.  
  11.     return vertices
  12.  
  13.  
  14. if __name__=='__main__':
  15.     obj_file_path = './object/nontextured.obj'
  16.     vertices = read_obj_vertices(obj_file_path)
  17.  
  18.     list=[]
  19.  
  20.     for vertex in vertices:
  21.         list.append(vertex)
  22.     print(list[0])

.2 把点转换为.stl

  1. import numpy as np
  2. import sys
  3. sys.path.append('/home/pxing/codes/grasp_ROI_get/')
  4. from gripper_area import area_get
  5.  
  6. arr=np.array(area_get.main())
  7. #print(arr[0,0:3])
  8. with open('stl_process/data/test1.stl','a') as file0:
  9.     print('solid   mystl ',file=file0)
  10.     print('facet   normal' ,0,0,0,file=file0)
  11.     print('outor   loop',file=file0)
  12.     
  13.     print('vertex',arr[0,0],arr[0,1],arr[0,2 ],file=file0)
  14.     print('vertex',arr[1,0],arr[1,1],arr[1,2 ],file=file0)
  15.     print('vertex',arr[2,0],arr[2,1],arr[2,2 ],file=file0)
  16.     
  17.     print('endloop\nendfacet',file=file0)
  18.     print('end solid mystl',file=file0)

.3 stl组装

  1. import os
  2. import numpy as np
  3.  
  4. def stl_get(stl_path):
  5.     points=[]
  6.     f = open(stl_path)
  7.     lines = f.readlines()
  8.     prefix='vertex'
  9.     num=3
  10.     for line in lines:
  11.         #print (line)
  12.  
  13.         if line.startswith(prefix):
  14.             values = line.strip().split()
  15.             #print(values[1:4])
  16.             if num%3==0:
  17.                 points.append([values[1],values[2],values[3]])
  18.                 num=0
  19.             num+=1
  20.         #print(type(line))
  21.     points=np.array(points,dtype='float64')
  22.  
  23.     #points=points*1000#3d打印用
  24.  
  25.     
  26.     f.close()
  27.     #print(points.shape)
  28.     #np.save("/home/pxing/codes/point_improve/feature_get/point_get/index_mm_level.npy", t)
  29.     return points
  30.  
  31. def stl_generate(arr,stl_path):
  32.     with open(stl_path,'a') as file0:
  33.         print('solid   mystl ',file=file0)
  34.         for i in range((arr.shape[0]-3)):
  35.             print('facet   normal' ,0,0,0,file=file0)
  36.             print('outor   loop',file=file0)
  37.             print('vertex',arr[i,0],arr[i,1],arr[i,2 ],file=file0)
  38.             print('vertex',arr[i+1,0],arr[i+1,1],arr[i+1,2 ],file=file0)
  39.             print('vertex',arr[i+2,0],arr[i+2,1],arr[i+2,2 ],file=file0)
  40.             print('endloop\nendfacet',file=file0)
  41.         
  42.         print('end solid mystl',file=file0)
  43.     print('generate success')
  44.  
  45. def mkdir(path):
  46.  
  47. 	folder = os.path.exists(path)
  48.  
  49. 	if not folder:#判断是否存在文件夹如果不存在则创建为文件夹
  50. 		os.makedirs(path) #makedirs 创建文件时如果路径不存在会创建这个路径
  51.  
  52.  
  53.  
  54.  
  55. file_path='/home/pxing/codes/point_improve/data/process_projection/'#stl储存的位置
  56. goods_list=os.listdir(file_path)
  57. for i in goods_list:
  58.     #对所有0子文件夹进行组装
  59.     index=0
  60.     file_stl_path=file_path+i+'/'+str(index)
  61.     stl_list=os.listdir(file_stl_path)
  62.     
  63.     if stl_list:
  64.         arr_assembly=np.array([[0,0,0]])#创建一个空数组来组成后面的元素
  65.         for j in stl_list:
  66.             print(stl_list)
  67.             stl_path=file_stl_path+'/'+j
  68.             arr=stl_get(stl_path)
  69.             arr_assembly=np.concatenate((arr_assembly,arr),axis=0)
  70.         
  71.         arr_assembly=np.delete(arr_assembly,[0,0],axis=0)
  72.         file_save_path='/home/pxing/codes/point_improve/data/auto_assembly_data/'+i+'/'+str(index)
  73.         mkdir(file_save_path)
  74.         stl_save_path=file_save_path+'/'+str(index)+'.stl'
  75.         stl_generate(arr_assembly,stl_save_path)
  76.             
  77.         
  78.     else:
  79.         pass

.4 stl转obj（带f法向量的obj）

  1. import numpy as np
  2.  
  3.  
  4.  
  5. def stl_get(stl_path):
  6.     points=[]
  7.     f = open(stl_path)
  8.     lines = f.readlines()
  9.     prefix='vertex'
  10.     num=3
  11.     for line in lines:
  12.         #print (line)
  13.  
  14.         if line.startswith(prefix):
  15.             values = line.strip().split()
  16.             #print(values[1:4])
  17.             if num%3==0:
  18.                 points.append([values[1],values[2],values[3]])
  19.                 num=0
  20.             num+=1
  21.         #print(type(line))
  22.     points=np.array(points,dtype='float64')
  23.  
  24.     #points=points*1000#3d打印用
  25.  
  26.     
  27.     f.close()
  28.     #print(points.shape)
  29.     #np.save("/home/pxing/codes/point_improve/feature_get/point_get/index_mm_level.npy", t)
  30.     return points
  31.  
  32. # 点云数据
  33.  
  34. stl_path='/home/pxing/codes/point_improve/data/rotation_data/assembly_projection_isaac.stl'
  35. points = stl_get(stl_path)
  36.  
  37. # 计算点云的法向量
  38. def compute_normals(points):
  39.     normals = []
  40.     for i, p0 in enumerate(points):
  41.         v1 = points[(i+1) % len(points)] - p0
  42.         v2 = points[(i+2) % len(points)] - p0
  43.         normals.append(np.cross(v1, v2))
  44.     return normals
  45.  
  46. normals = compute_normals(points)
  47.  
  48. # 将点云和法向量保存为OBJ格式文件
  49. with open('/home/pxing/codes/point_improve/data/obj/point_f_assembly.obj', 'w') as f:
  50.     for i, p in enumerate(points):
  51.         f.write(f'v {p[0]} {p[1]} {p[2]}\n')
  52.         n = normals[i]
  53.         f.write(f'vn {n[0]} {n[1]} {n[2]}\n')

生成带面的obj

  1. import numpy as np
  2.  
  3.  
  4.  
  5. def stl_get(stl_path):
  6.     points=[]
  7.     f = open(stl_path)
  8.     lines = f.readlines()
  9.     prefix='vertex'
  10.     num=3
  11.     for line in lines:
  12.         #print (line)
  13.  
  14.         if line.startswith(prefix):
  15.             values = line.strip().split()
  16.             #print(values[1:4])
  17.             if num%3==0:
  18.                 points.append([values[1],values[2],values[3]])
  19.                 num=0
  20.             num+=1
  21.         #print(type(line))
  22.     points=np.array(points,dtype='float64')
  23.  
  24.     #points=points*1000#3d打印用
  25.  
  26.     
  27.     f.close()
  28.     #print(points.shape)
  29.     #np.save("/home/pxing/codes/point_improve/feature_get/point_get/index_mm_level.npy", t)
  30.     return points
  31.  
  32. # 点云数据
  33.  
  34. stl_path='/home/pxing/codes/point_improve/data/rotation_data/assembly_projection_isaac.stl'
  35. points = stl_get(stl_path)
  36.  
  37.  
  38. # 计算点云的法向量
  39. def compute_normals(points):
  40.     normals = []
  41.     for i, p0 in enumerate(points):
  42.         v1 = points[(i+1) % len(points)] - p0
  43.         v2 = points[(i+2) % len(points)] - p0
  44.         normals.append(np.cross(v1, v2))
  45.     return normals
  46.  
  47. normals = compute_normals(points)
  48.  
  49. # 将点云和法向量保存为OBJ格式文件
  50. with open('/home/pxing/codes/point_improve/data/obj/point_f_assembly.obj', 'w') as f:
  51.     for i, p in enumerate(points):
  52.         f.write(f'v {p[0]} {p[1]} {p[2]}\n')
  53.         n = normals[i]
  54.         f.write(f'vn {n[0]} {n[1]} {n[2]}\n')
  55.  
  56.     # 将点云转换为面信息
  57.     for i in range(0, len(points), 3):
  58.         f.write(f'f {i+1}//{i+1} {i+2}//{i+2} {i+3}//{i+3}\n')

.5 ply生成

  1. import numpy as np
  2.  
  3. def stl_get(stl_path):
  4.     points=[]
  5.     f = open(stl_path)
  6.     lines = f.readlines()
  7.     prefix='vertex'
  8.     num=3
  9.     for line in lines:
  10.         #print (line)
  11.  
  12.         if line.startswith(prefix):
  13.             values = line.strip().split()
  14.             #print(values[1:4])
  15.             if num%3==0:
  16.                 points.append([values[1],values[2],values[3]])
  17.                 num=0
  18.             num+=1
  19.         #print(type(line))
  20.     points=np.array(points,dtype='float64')
  21.  
  22.     #points=points*1000#3d打印用
  23.  
  24.     
  25.     f.close()
  26.     #print(points.shape)
  27.     #np.save("/home/pxing/codes/point_improve/feature_get/point_get/index_mm_level.npy", t)
  28.     return points
  29.  
  30. # 点云数据
  31.  
  32. stl_path='/home/pxing/codes/point_improve/data/rotation_data/assembly_projection_isaac.stl'
  33. points = stl_get(stl_path)
  34.  
  35. # 将点云保存为含有顶点和面信息的PLY格式文件
  36. with open('/home/pxing/codes/point_improve/data/obj/point_cloud.ply', 'w') as f:
  37.     # 写入PLY文件头
  38.     f.write('ply\n')
  39.     f.write('format ascii 1.0\n')
  40.     f.write(f'element vertex {len(points)}\n')
  41.     f.write('property float x\n')
  42.     f.write('property float y\n')
  43.     f.write('property float z\n')
  44.     f.write(f'element face {len(points)}\n')
  45.     f.write('property list uchar int vertex_indices\n')
  46.     f.write('end_header\n')
  47.  
  48.     # 写入点云数据
  49.     for p in points:
  50.         f.write(f'{p[0]} {p[1]} {p[2]}\n')
  51.  
  52.     # 写入面数据
  53.     for i in range(len(points)):
  54.         f.write(f'3 {i} {i} {i}\n')

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