免费开源3D网格处理库

1.       

MeshLab是一个开源的处理三角形网格的C++处理框架，提供了三角网格的数据结构和算法，诸如曲面重建、编辑、修复、光顺、编辑等算法。MeshLab并没有集成太多独特的算法，但是作为一个三维网格数据的显示工具和框架已被学术界广泛使用，并作为科研的必备程序库之一。

2.       

Point Cloud Library (PCL)是一个独立的大型跨平台的处理二维/三维图像和点云数据的C++模板库，它基于许多第三方库，比如Boost、Eigen、FLANN、VTK、CUDA、OpenNI、Qhull等，实现了大量点云相关的通用算法和高效数据结构，涉及到点云获取、滤波、分割、配准、检索、特征提取、识别、追踪、曲面重建（包括Poisson重建算法）、可视化等。早期的PCL是由Dr. Radu Bogdan Rusu在德国慕尼黑工业大学读博士期间开发的，目的是要为三维点云数据处理的研究及应用，建立出一个共同的基础架构。另外，PCL利用OpenMP、GPU、CUDA等先进高性能计算技术，通过并行化提高程序实时性。集成了Kinect Fusion重建算法。有人将其地位比喻为3D的OpenCV，足以可见其对3D的开发和研究的重要性，我们的学生在科研过程中经常用到PCL。

3.       

Libigl是由瑞士Ethz大学的Olga Sorkine研究小组开发的C++网格处理库，使用说明文档比较齐全，很容易上手使用。 它具有较好的构造稀疏离散微分算子和有限元稀疏方程组等功能。有很多研究人员对其有贡献，包括：Alec Jacobson, Daniele Panozzo, Christian Schüller, Olga Diamanti, Qingnan Zhou, Nico Pietroni, Stefan Bruggerr , Kenshi Takayama, Wenzel Jakob, Nikolas De Giorgis, Luigi Rocca, Leonardo Sacht, Olga Sorkine-Hornung。

4.       

Trimesh是由美国Princeton大学的Thomas Funkhouser研究小组开发的C++网格处理库。非常容易上手，使用不难，适合初学者。但是其中的相关算法实现比较少。

5.        和

OpenMesh是由德国RWTH Aachen大学的Leif Kobbelt研究小组开发的C++网格处理库。OpenFlipper是基于OpenMesh基础上架构的网格处理框架。使用非常广泛。

6.       

DGtal (Digital Geometry Tools and Algorithms) 也是一个通用的几何处理的开源代码库，是近几年逐渐被关注的一个开源库。

7.       

Mesh Processing Library是由微软研究院的Hughes Hoppe博士在早年（1992-1998）从事几何处理工作过程中所写可系列算法库，包括曲面重建、简化、网格优化、渐进网格、LOD等算法。早年有很多人使用。

8.       (Computational Geometry Algorithms Library)

CGAL是一套开源的C++算法库，提供了计算几何相关的数据结构和算法，诸如三角剖分（2D约束三角剖分及二维和三维Delaunay三角剖分），Voronoi图（二维和三维的点，2D加权Voronoi图，分割Voronoi图等），多边形，多面体（布尔运算），网格生成（二维Delaunay网格生成和三维表面和体积网格生成等），几何处理（表面网格简化，细分和参数化等），凸壳算法，搜索结构（近邻搜索，kd树等），插值，形状分析，拟合等。

CGAL功能非常强大，是我们学生做科研的必备程序库之一。 但需要较强的C++代码掌控能力，特别是基于C++ Template的开发。

9.       一些优秀的几何处理的算法库

9.1 ：是由意大利Marco Attene博士开发的修补3D网格数据的一个工具，能够修补3D网格中出现的小空洞，去除自交，去除非流形等，并返回一个water-tight的网格。Libigl获得了2014年。

9.2 ：是由美国Johns Hopkins大学的Misha Kazhdan博士开发的，可以从带法向量的点云重建出流形网格曲面。该算法库获得了了2011年。

9.3 : 是由Nicolas Mellado, Niloy Mitra, Dror Aiger等人的研究工作4PCS算法 (SGP 2008)和Super4PCS算法(ACM ToG 2012)的C++代码，能够将两个3D数据（点云或网格）进行注册拼接，得到**的旋转变换矩阵。使用方便，文档丰富，注册效果很好。

9.4 (A Flexible Collision Library)：一个用于检测碰撞和形状逼近计算（collision detection and proximity computation）的算法库。

9.5 平面三角化

(A Two-Dimensional Quality Mesh Generator and Delaunay Triangulator)：是最有名的平面三角网格生成库，功能强大。

9.6 空间四面体化

(A Quality Tetrahedral Mesh Generator and a 3D Delaunay Triangulator)： 是最有名的空间四面体网格生成库，由华人学者Hang Si博士所开发。该算法库获得了了2012年。另外，也是一个能够自动生成3D四面体网格的程序库。 (A Tetrahedral Mesh Improvement Program)是一个将四面体网格进行优化生成高质量的四面体网格。

9.7 线性代数求解库

Eigen是一个优秀的C++模板库，能够解决许多线性代数的问题，比如向量、矩阵、线性方程组、稀疏线性方程组、矩阵分解等。该算法库获得了了2013年。

9.8 (A suite of sparse matrix software)

SuiteSparse是一个特别针对稀疏线性方程组求解的C++代码库，对Cholesky, LU矩阵分解等做了特别的优化，效率会比Eigen高。

9.9 最近邻搜索库ANN

ANN (A Library for Approximate Nearest Neighbor Searching)是一个优秀的查找最近邻的代码库，简单实用，在几何与图像处理中经常使用。

注：这里列出了几个主要的网格处理的C++代码库，我们的学生在学习和科研的过程中会经常用到它们。当然，网上还有其他的各种算法库，对我们的科研和开发都是非常有用，我们有时也会用到，这里就不再详述。