【Chrono Engine学习总结】6-创建自定义场景-6.1-3D场景获取

由于Chrono的官方教程在一些细节方面解释的并不清楚，自己做了一些尝试，做学习总结。

Chrono可以导入自定义的三维模型，所以想自己搭建一个3D仿真环境。过程中遇到了一些问题，记录与整理。

1、3D环境的创建方法

Chrono的Irrlicht模块支持导入mesh贴图，因此可以用任何可以创建obj格式的工具创建一个3D环境。如何制作一个3D场景？我尝试了使用图像拍照环境然后重建、激光雷达扫描仪扫描真实环境重建、公开激光雷达数据集点云重建、以及直接绘制三维模型这几种方法。

1.1 COLMAP

首先是大量拍照然后采用COLMAP工具重建，总的来说效果一般，在没有纹理区域重建效果很差，而且重建的时间非常长。建的车棚，效果图如下，有大量的空缺区域：
在这里插入图片描述

1.2 手持激光雷达三维扫描仪

其次，用尝试了用手持激光雷达扫描仪进行重建，使用的是留形科技的留形机360，建造了室内场景。客观评价，虽然点云看着很不错，但重建的效果有些差，而且探测距离只有40m左右，在大范围场景下效果肯定更差。下图分别是室外的（带颜色）点云，以及室内的重建。可以看出，重建效果有些差，不太能直接用于仿真。

1.3 高精度点云数据重建

还尝试了用高精度的公开点云数据集进行重建，采用的是MCD数据集，下图右下角是高精度的点云，真的精度非常高，但由于该数据集是用于SLAM任务，所以角度覆盖不是很好。用meshlab进行重建，可以看出，对于规则的平面/曲面重建还行，但树木效果就极差，同时还有大量的错误连通区域，造成后处理复杂。所以也没有采用。
在这里插入图片描述

1.4 三维设计软件进行制作

最后，可以尝试用三维设计软件进行制作，只要能够到处obj格式文件即可，solidwork、autocad等都行。我采用的是sketchup草图大师。

2、SketchUp草图大师绘制场景

这里略过SketchUp的基本操作，只放一下绘制的结果，以及一些注意事项。
在这里插入图片描述 注意事项

SketchUp2024比2023优化的好一些，不容易卡顿；
卡顿的解决方法，参考知乎：
模型尽量选择面元较少的，一般一个几十K上百K还能接受，如果有好几M，最终到处obj时会非常大，在chrono里面仿真会非常的卡。
导出obj文件时，注意单位，以及把贴图也一并导出，配置如下：

3、Chrono中代码

Chrono中关键部分的代码如下，即添加obj格式的mesh，然后添加到system当中即可。注意chrono默认的添加单位是米，如果sketchup中设置不是m，或者solidwork等导出的可能是英寸/mm，需要在Transform函数中进行缩放。

std::string scene_3d = "C:/Users/larrydong/Desktop/sketchup-obj/outdoor_simple.obj";
auto mmesh = chrono::geometry::ChTriangleMeshConnected::CreateFromWavefrontFile(scene_3d, true, true);
double inch_2_mm_scale = 0.0254;
mmesh->Transform(ChVector<>(-0, -0, -0.5), ChMatrix33<>(1));
auto trimesh_shape = chrono_types::make_shared<ChVisualShapeTriangleMesh>();
trimesh_shape->SetMesh(mmesh);
trimesh_shape->SetName("scene mesh");
trimesh_shape->SetMutable(false);
auto mesh_body = chrono_types::make_shared<ChBody>();
mesh_body->SetPos({ 0, 0, 0 });
mesh_body->AddVisualShape(trimesh_shape, ChFrame<>());
mesh_body->SetBodyFixed(true);
std::cout << "<-- Adding mesh. " << std::endl;
sys.Add(mesh_body);

运行截图：
在这里插入图片描述左侧是lidar的扫描，右侧是场景。可以明显看出，场景中的东西颜色不正确，这是因为光照设置不合理。参考下一篇文档解决方法。

tif格式贴图加载的Bug：
导出obj格式时，sketchup有些贴图是tif格式，有些是png/jpg。tif格式在chrono加载时会出现路径的斜杠方向不正确：
在这里插入图片描述
显然，所有jpg格式的路径中都是/，而tif格式的前半部分路径变成了\，这个路径是通过obj所在路径自动加载的，所以没法修改。我也不知道为什么会出这个问题。如果出了这个问题，仿真时是会崩溃的。解决办法，就是把tif另存为png/jpg格式，然后修改xxx.mtl文件中的tif为png/jpg即可。