从 2D 投影映射回 3D 点云

Question

我有一个由点顶点 (XYZ) 和最终三角形面组成的 3D 模型。 使用 OpenGL 或相机视图矩阵投影，我可以将 3D 模型投影到 2D 平面，即视图窗口或具有 m*n 分辨率的图像。

问题是如何确定 2D 投影平面中的像素与其原始 3D 模型中对应的顶点（或面）之间的对应关系。

即，
对于 2D 投影的给定像素，3D 模型中最接近的顶点是什么？
这听起来像是在挑选 openGL 或光线追踪问题。然而有什么简单的解决方案吗？

光线追踪的思想实际上是从一个视点找到与光线相交的第一个顶点/面。有人可以给我看一些教程或示例吗？我想找到一种独立于使用 OpenGL 的算法。

Answer 1

OpenGL 中的命中测试通常无需光线追踪即可完成。相反，在渲染每个图元时，输出中的平面用于存储图元的唯一 ID。命中测试就像读取光标位置处的 ID 平面一样简单。

Answer 2

我的（可能是天真的）想法是创建一个顶点数组，然后在投影到屏幕点后按距离（或距离平方，速度）对它们进行排序。列表中的第一项将是最接近的。 n 个顶点的复杂度为 O(n)，但也不会更糟。

编辑：速度和内存更好：只需循环所有顶点并跟踪投影最接近视口像素（距离平方）的顶点。这假设您能够自己执行投影，而不依赖 OpenGL。

例如，在伪代码中：

function findPointFromViewPortXY( pointOnViewport )
  closestPoint = false
  bestDistance = false
  for (each point in points)
    projectedXY     = projectOntoViewport(point)
    distanceSquared = distanceBetween(projectedXY, pointOnViewport)
    if bestDistance==false or distanceSquared<bestDistance
      closestPoint = point
      bestDistance = distanceSquared
  return closestPoint

Answer 3

除了 Ben Voigt 的回答之外：

1. 如果您对可拾取对象进行单独传递，则可以将视口设置为仅包含您将读取的单个像素。

2. 您还可以使用几何着色器 (gl_PrimitiveID) 对三角形 ID 进行编码。