VTK - Boolean布尔操作

简介：本博文记录vtk关于布尔操作的应用，以及其中的坑，供小伙伴参考。

VTK中包含可以执行布尔操作的接口有vtkImplicitBoolean，vtkBooleanOperationPolyDataFilter，vtkLoopBooleanPolyDataFilter。

布尔操作包括：布尔加，布尔减和布尔交。

1.vtkImplictiBoolean

位置：Filters\DataModel

用途：隐函数，用于布尔运算

用法：

    // create a sphere
    auto sphere =
        vtkSmartPointer::New();
    sphere->SetCenter(1.0, 0.0, 0.0);
    sphere->SetRadius(1);
 
    //create a box
    auto box =
        vtkSmartPointer::New();
    box->SetBounds(-1, 1, -1, 1, -1, 1);
 
    // combine the two implicit functions
    auto boolean =
        vtkSmartPointer::New();
    boolean->SetOperationTypeToDifference();
    // boolean->SetOperationTypeToUnion()
    // boolean->SetOperationTypeToIntersection()
    boolean->AddFunction(box);
    boolean->AddFunction(sphere);
    //The sample function generates a distance function from the implicit
    //function.This is then contoured to get a polygonal surface.
    auto sample =
        vtkSmartPointer::New();
    sample->SetImplicitFunction(boolean);
    sample->SetModelBounds(-1, 2, -1, 1, -1, 1);
    sample->SetSampleDimensions(40, 40, 40);
    sample->ComputeNormalsOff();
 
    // contour
    auto surface =
        vtkSmartPointer::New();
    surface->SetInputConnection(sample->GetOutputPort());
    surface->SetValue(0, 0.0);
    
    //surface->vtkPolyDataMapper->vtkActor

2.vtkBooleanOperationPolyDataFilter

位置：Filters\General

用途：该接口用于计算边界的Union，intersection，difference。

限制：输入的数据可接受non-manifold，但生成的结果可能不是我们想要的。

vtkPolyData的边界包括：
1)边界(boundary)，只被一个多边形使用的边，或者直线单元；
2)非流形(non-manifold)，被三个以上的多边形共用的边；
3)特征边(feature edges)，被两个三角形使用且二面角大于特征角的边；
4)流形边(manifold edges)，只被两个多边形使用的边。

。

检测是不是manifold，可通过vtkFeatureEdges接口进行检测

    //	检测模型是否为Closed
    vtkSmartPointer closedSurface =
		vtkSmartPointer::New();
	closedSurface->SetInputConnection(diskSource->GetOutputPort());
	closedSurface->FeatureEdgesOff();
	closedSurface->BoundaryEdgesOn();
	closedSurface->NonManifoldEdgesOn();
	closedSurface->Update();
	int numberOfOpenEdges = closedSurface->GetOutput()->GetNumberOfCells();
	if (numberOfOpenEdges > 0)
	{
		std::cout << "Surface is not closed" << std::endl;
	}
	else
	{
		std::cout << "Surface is closed" << std::endl;
	}

用法：

vtkBooleanOperationPolyDataFilter* operation = vtkBooleanOperationPolyDataFilter::New();
operation->SetOperationToUnion();
 
vtkPolyData* polyData1 = ...;
 
 vtkPolyData* polyData2 = ...;
 
operation->SetInputData(0, polyData1);
operation->SetInputData(1, polyData2);
operation->Update();

3. vtk中布尔减存在的问题

下图左侧为VTK生成的结果(vtkBooleanOperationPolyDataFilter和vtkLoopBooleanPolyDataFilter均会产生此种情况)，右侧为3-matic生成的结果。vtk生成的结果存在BadEdges及BadContour。

究其原因为vtkIntersectionPolyDataFilter的结果有误，如下图所示。

更多细节请查看：https://blog.csdn.net/qq_40041064/article/details/129793184