【Houdini+Tetgen/CGAL】将生成的网格导入houdini

想试一下tetgen和CGAL的网格生成。
折腾了半天，一个坑接着一个坑

• tetgen官网上出了最新的版本1.6.0，可惜什么都下不下来，新版本旧版本都下不下来。
• 发现conda-forge和pip都有tetgen模块，而且都根据最新版本tetgen进行了更新。于是，又折腾了半天，不知道为什么，总是在安装中和import中出错。
• 只好退而求其次，去github上找到了tetgen的一份旧版本的拷贝1.5.1，并且编译运行成功。实际上tetgen的源代码就3个文件。
• tetview是tetgen配套的可视化工具。然而不支持windows10，试着下载运行了一下，没有成功。tetgen生成的数据是一个特有的格式，不是obj，也不是fbx一类的。
• 于是，为了能看结果，还需要自己写一套转换的程序，将tetgen的数据转化为其他软件支持的格式。这里用的可视化软件是houdini。

用python将自定义格式的mesh文件转换为houdini可以读取的文件格式，这里推荐json格式，注意：如果转成obj格式，obj不支持四面体，四面体的primitive就会被转成三角形，拓扑相当于被改变了，不希望这样。

先导出一个json格式的网格，观察里面的结构。
不需要太复杂的信息，总结起来，有这么几点是必要的: 每个点的位置+ 每个tet由哪几个点组成（点的顺序很重要）

将houdini导出的json信息精简过后：

image.png

接下来，需要自己按照格式写出这么一个json文件。作为一个python白痴，还是要先查查python怎么写json~~
python有非常好用的json库，网上资料特别多

写个一个tet的json:

import os
import json
fileversion='17.5.425'
pointcount=4
vertexcount=4
primitivecount=1
# topology: pointref: indices
indices=[0,1,2,3]
pointref=['indices',indices]
topology=['pointref',pointref]

# attributes: pointattributes,
option={"type":{"type":"string","value":"point"}}
posTuples=[[0,0,0],[0,1,0],[1,0,0],[0,0,1]]
op1=["scope","public","type","numeric","name","P",
     "options",option]
op2=["size",3,"storage","fpreal32","defaults",["size",1,"storage","fpreal64","values",[0]],
     "values",["size",3,"storage","fpreal32","tuples",posTuples]]    
pointattributes=[[op1,op2]]
attributes=['pointattributes',pointattributes]

# primitives
primitives=[[["type","Tetrahedron_run"],["startvertex",0,"nprimitives",1]]]

dict=['fileversion',fileversion, 'pointcount',pointcount,'vertexcount',vertexcount,
      'primitivecount',primitivecount,'topology',topology,'attributes',attributes,
      'primitives',primitives]
jsdump=json.dumps(dict)
with open("C:\\Users\\sun\\Desktop\\outjson0.json",'w') as f:
    f.write(jsdump)
    f.close()

一个tet的会写了，数据文件中的tet也不难了，接下来就是读取文件，
得到这些信息，并写成json

观察CGAL mesh文件的格式，分成这么几个部分：
Vertices //顶点，相当于houdini中的point，接下来的n行是点的位置
Triangles // 表面三角，在这里我们不太需要这个信息，只想要tet的信息
Tetrahedra //四面体，接下来的n行是每个tet中顶点的id
End结尾

python读取文本资料也很多，要点：

• 首行声明字符编码：utf8\gbk\等
• 打开关闭，以及模式open、close，'r','w','a'
• 读：readline 每次读取一行，返回字符串
  read 读取整个文件，返回字符串
  readlines 读取，每一行内容作为字符串数组返回
• 处理：
  Split() 函数将字符串分割为多个字符串的array
  strip（)函数去掉头尾指定字符
  比较字符串：is、==

• 其他知识点：
  * Enum
  * Python里没有switch
  * 处理一行用空格分隔的数字，直接用split转化为数组就行了

这里是一个简单的脚本，后续还需要重新包装一下，方便调用

import os
import json
from enum import Enum

path_cgal="C:\\Users\\sun\\Desktop\\out.mesh"
path_json="C:\\Users\\sun\\Desktop\\outjson1.json"

class DealState(Enum):
    IDLE = 0
    NUMVERT=1
    POSVERT=2
    NUMTET=3
    IDTET=4
    
fileversion='17.5.425'
pointcount=0
vertexcount=0
primitivecount=0

indices=[]

posTuples=[] 

# real cgal file
with open(path_cgal,'r',encoding="utf-8") as inputFile:
    # read each line
    
    inputState=DealState.IDLE
    
    for line in inputFile:  
       
        thisline=line.strip('\n')        
       
        # state transfer
        if(thisline=='Vertices'):
            inputState=DealState.NUMVERT
            print('Begin to read Vertices.....\n')
            continue
        if(thisline=='Triangles'):
            inputState=DealState.IDLE
            print('Skip reading of Triangles....\n')
            continue
        if(thisline=='Tetrahedra'):
            inputState=DealState.NUMTET
            print('Begin to read Tetrahedron....\n')
            continue
        if(thisline=='End'):
            inputState=DealState.IDLE
            print('CGAL READING FINISHED !!\n')
            break

        # check state to deal with this line

        if(inputState==DealState.IDLE):
            continue
        if(inputState==DealState.NUMVERT):
            # pointcount and transfer state
            pointcount=int(thisline)
            inputState=DealState.POSVERT
            print('numpoints=',int(pointcount))
        elif(inputState==DealState.POSVERT):
            # input point pos
            pos=thisline.split()
            pos=pos[0:-1]
            pos=list(map(float,pos))
            # append posTuples
            posTuples.append(pos)
                        
        if(inputState==DealState.NUMTET):
            # primitivecount and vertexcount and state transfer
            primitivecount=int(thisline)
            vertexcount=4*int(primitivecount)
            inputState=DealState.IDTET
            print('numtets=',int(primitivecount))
            print('numverts=',vertexcount)
        elif(inputState==DealState.IDTET):
            # indices append
            ids=thisline.split()
            ids=ids[0:-1]            
            ids= list(map(int,ids))
            result = [x - 1 for x in ids] 
            indices=indices+result           

    inputFile.close()



# topology: pointref: indices
pointref=['indices',indices]
topology=['pointref',pointref]

# attributes: pointattributes,
option={"type":{"type":"string","value":"point"}}

op1=["scope","public","type","numeric","name","P",
     "options",option]
op2=["size",3,"storage","fpreal32","defaults",["size",1,"storage","fpreal64","values",[0]],
     "values",["size",3,"storage","fpreal32","tuples",posTuples]]    
pointattributes=[[op1,op2]]
attributes=['pointattributes',pointattributes]

# primitives
primitives=[[["type","Tetrahedron_run"],["startvertex",0,"nprimitives",primitivecount]]]

dict=['fileversion',fileversion, 'pointcount',pointcount,'vertexcount',vertexcount,
      'primitivecount',primitivecount,'topology',topology,'attributes',attributes,
      'primitives',primitives]
jsdump=json.dumps(dict)
with open(path_json,'w') as jsonFile:
    jsonFile.write(jsdump)
    jsonFile.close()

注意！！！！ CGAL的顶点ID是从1开始的，而houdini是从0开始的。。。。

参考资料：
TetGen用户手册中文版 - 百度文库 (baidu.com)

Tetgen软件学习和使用_Shrekul的博客-CSDN博客

tetgen/tetgen/cython/tetgen at master · pyvista/tetgen (github.com)

https://www.sidefx.com/tutorials/how-to-import-files-in-houdini-with-python-part-1-2/