将屏幕空间转换为世界空间以在 python 中创建点云

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【中文标题】将屏幕空间转换为世界空间以在 python 中创建点云【英文标题】:Transforming the screen space to world space to create a point cloud in python 【发布时间】:2020-11-16 17:56:33 【问题描述】:

我正在尝试将屏幕空间坐标 (2D) 转换为世界空间 (3D),以便在 python 语言中生成点云。给我的是投影矩阵、视图矩阵和深度图像。我正在尝试按照以下步骤操作:Getting World Position from Depth Buffer Value。

到目前为止,我已经想出了这个代码:

import random
import numpy as np

origin = camera[:-1]

clipSpaceLocation =[]
m_points = []

# Matrix multipication of projection and then view and finally inverse of it
IViewProj = np.linalg.inv(proj @ view)
                          
for y in range(height):
    for x in range(width):        
                
        # 4x1
        # depth image with grayscale values from 0-255
        clipSpaceLocation = np.array([(x / width) * 2 - 1,
                                      (y / height) * 2 - 1,
                                       depth[y,x] * 2 - 1,
                                      1])

        # 4x4 @ 4x1 -> 4x1
        worldSpaceLocation = IViewProj @ clipSpaceLocation
        # perspective division
        worldSpaceLocation /= worldSpaceLocation[-1]
        worldSpaceV3 = worldSpaceLocation[:-1]
        m_points.append(worldSpaceV3)
                   
        
m_points = np.array(m_points)

m_points 是 [xyz] 位置,我最终将其绘制在点云上,但它没有给出正确的结果,它基本上给了我深度图像的点云。谁能帮我解决这个问题?

【问题讨论】:

【参考方案1】:

我已经找到了解决方案。如果有人在 Python 中寻找答案,这就是解决方案:

@staticmethod
def read_pc_from_layers(file_cam, file_depth, file_colour):
    origin, projection, view, = read_cam_file(file_cam)
    depth = imageio.imread(file_depth)
    colour = imageio.imread(file_colour)
    i_view_projection = np.linalg.inv(view @ projection)
    width = depth.shape[1]
    height = depth.shape[0]
    vertices = []
    colours = []
    point_cloud = PointCloud()
    for y in range(height):
        for x in range(width):
            #map to [0,1]
            d = depth[height - y - 1][x][0] / 255.0
            # check for valid values
            if 0.00001 < d < 0.99999999999:
                clip_space_location = np.array([(x / width) * 2 - 1, (y / height) * 2 - 1, d * 2 - 1, 1])
                world_space_location = clip_space_location @ i_view_projection
                world_space_location /= world_space_location[3]
                colours.append(colour[height - y - 1][x])
                vertices.append(world_space_location[0:3])
    point_cloud.vertices = np.asarray(vertices)
    point_cloud.colours_luminance = np.asarray(colours).astype(np.uint8)
    point_cloud.colours_labels = np.asarray(colours).astype(np.uint8)
    return point_cloud

【讨论】:

以上是关于将屏幕空间转换为世界空间以在 python 中创建点云的主要内容,如果未能解决你的问题,请参考以下文章

将 2d 屏幕位置投影到 3d 世界空间中

Unity从深度缓冲重建世界空间位置

Unity Shaderlab-从屏幕空间到世界空间的转换

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