Open3d学习计划——高级篇 10（自定义可视化）

Open3d学习计划——高级篇 10（自定义可视化）

通过draw_geometries和draw_geometries_with_custom_animation函数可以很方便的使用Open3d的可视化功能，所有的都可以通过GUI去完成。在可视化窗口按 h 键，可以看到相关的帮助信息。详细的请参考：可视化。
本教程重点介绍了更高级的可视化功能，以自定义可视化窗口的行为。请参考/Python/Advanced/customized_visualization.py实现以下例程。

通过Visualizer 类模仿draw_geometries()功能

def custom_draw_geometry(pcd):
    # The following code achieves the same effect as:
    # o3d.visualization.draw_geometries([pcd])
    vis = o3d.visualization.Visualizer()
    vis.create_window()
    vis.add_geometry(pcd)
    vis.run()
    vis.destroy_window()

这个函数实现了与draw_geometries函数同样的功能。

Visualizer 类具有几个变量，比如ViewControl 和RenderOption。以下函数读取储存在json文件中的预定义的RenderOption 。

def custom_draw_geometry_load_option(pcd):
    vis = o3d.visualization.Visualizer()
    vis.create_window()
    vis.add_geometry(pcd)
    vis.get_render_option().load_from_json("../../TestData/renderoption.json")
    vis.run()
    vis.destroy_window()

Outputs:

改变视角

要去改变相机的视角，必须先获取可视化控件的实例。使用change_field_of_view函数改变视场。

def custom_draw_geometry_with_custom_fov(pcd, fov_step):
    vis = o3d.visualization.Visualizer()
    vis.create_window()
    vis.add_geometry(pcd)
    ctr = vis.get_view_control()
    print("Field of view (before changing) %.2f" % ctr.get_field_of_view())
    ctr.change_field_of_view(step=fov_step)
    print("Field of view (after changing) %.2f" % ctr.get_field_of_view())
    vis.run()
    vis.destroy_window()

视角可以设置为[5,90]度。注意函数change_field_of_view在当前的FoV下添加了指定的FoV。默认的可视化具有60°的FoV。调用以下代码。

custom_draw_geometry_with_custom_fov(pcd, 90.0)

这将会在默认的60°上添加90°的FoV，当超过最大的FoV时，FoV将会被设置为90°。

下面的代码

custom_draw_geometry_with_custom_fov(pcd, -90.0)

将会把FoV设置为5°，因为60 - 90 = -30低于5°。

使用回调函数

def custom_draw_geometry_with_rotation(pcd):

    def rotate_view(vis):
        ctr = vis.get_view_control()
        ctr.rotate(10.0, 0.0)
        return False

    o3d.visualization.draw_geometries_with_animation_callback([pcd],
                                                              rotate_view)

函数draw_geometries_with_animation_callback将Python的回调函数rotate_view注册为主循环的空闲函数。当可视化窗口处于空闲状态的时候，他将沿着X轴旋转。这样就定义了动画行为。

def custom_draw_geometry_with_key_callback(pcd):

    def change_background_to_black(vis):
        opt = vis.get_render_option()
        opt.background_color = np.asarray([0, 0, 0])
        return False

    def load_render_option(vis):
        vis.get_render_option().load_from_json(
            "../../TestData/renderoption.json")
        return False

    def capture_depth(vis):
        depth = vis.capture_depth_float_buffer()
        plt.imshow(np.asarray(depth))
        plt.show()
        return False

    def capture_image(vis):
        image = vis.capture_screen_float_buffer()
        plt.imshow(np.asarray(image))
        plt.show()
        return False

    key_to_callback = {}
    key_to_callback[ord("K")] = change_background_to_black
    key_to_callback[ord("R")] = load_render_option
    key_to_callback[ord(",")] = capture_depth
    key_to_callback[ord(".")] = capture_image
    o3d.visualization.draw_geometries_with_key_callbacks([pcd], key_to_callback)

回调函数也能够在按键事件产生的时候注册。上面的脚本注册了四个按键。比如按下K键将会把背景设置为黑色。

以自定义的动画捕获图像

def custom_draw_geometry_with_camera_trajectory(pcd):
    custom_draw_geometry_with_camera_trajectory.index = -1
    custom_draw_geometry_with_camera_trajectory.trajectory =\
            o3d.io.read_pinhole_camera_trajectory(
                    "../../TestData/camera_trajectory.json")
    custom_draw_geometry_with_camera_trajectory.vis = o3d.visualization.Visualizer(
    )
    if not os.path.exists("../../TestData/image/"):
        os.makedirs("../../TestData/image/")
    if not os.path.exists("../../TestData/depth/"):
        os.makedirs("../../TestData/depth/")

    def move_forward(vis):
        # This function is called within the o3d.visualization.Visualizer::run() loop
        # The run loop calls the function, then re-render
        # So the sequence in this function is to:
        # 1. Capture frame
        # 2. index++, check ending criteria
        # 3. Set camera
        # 4. (Re-render)
        ctr = vis.get_view_control()
        glb = custom_draw_geometry_with_camera_trajectory
        if glb.index >= 0:
            print("Capture image {:05d}".format(glb.index))
            depth = vis.capture_depth_float_buffer(False)
            image = vis.capture_screen_float_buffer(False)
            plt.imsave("../../TestData/depth/{:05d}.png".format(glb.index),\
                    np.asarray(depth), dpi = 1)
            plt.imsave("../../TestData/image/{:05d}.png".format(glb.index),\
                    np.asarray(image), dpi = 1)
            #vis.capture_depth_image("depth/{:05d}.png".format(glb.index), False)
            #vis.capture_screen_image("image/{:05d}.png".format(glb.index), False)
        glb.index = glb.index + 1
        if glb.index < len(glb.trajectory.parameters):
            ctr.convert_from_pinhole_camera_parameters(
                glb.trajectory.parameters[glb.index])
        else:
            custom_draw_geometry_with_camera_trajectory.vis.\
                    register_animation_callback(None)
        return False

    vis = custom_draw_geometry_with_camera_trajectory.vis
    vis.create_window()
    vis.add_geometry(pcd)
    vis.get_render_option().load_from_json("../../TestData/renderoption.json")
    vis.register_animation_callback(move_forward)
    vis.run()
    vis.destroy_window()

这个函数读取了相机轨迹，然后自定义了动画函数move_forward以遍历相机轨迹。在这个函数中，彩色图像和深度图像分别使用Visualizer.capture_depth_float_buffer和Visualizer.capture_screen_float_buffer去捕获，然后保存成文件。
捕获的彩色图像序列

捕获的深度图像序列

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