3D光学系统建模工具

这个项目可以将JSON格式的光学系统数据转换为3D模型，使用Blender生成高质量的可视化结果。

🚀 功能特色

• 精确几何建模: 支持平面、抛物面、双曲面等光学面型
• 智能材质系统: 自动应用金属、透明、发光材质
• 多格式输出: 生成OBJ、GLB、Blender文件和渲染图像
• 自动场景设置: 包含相机、灯光和渲染配置
• 错误处理: 完善的异常处理和日志输出

📋 系统要求

• Blender 3.6+ (推荐 4.0+)
• Python 3.7+
• 操作系统: Windows, macOS, Linux

🛠️ 安装

1. 安装Blender

从官网下载并安装: https://www.blender.org/download/

2. 验证安装

# 确保可以从命令行访问Blender
blender --version

3. 准备数据文件

确保您的JSON数据文件格式正确，包含以下结构：

{
    "p": [0.0, 0.0, 0.0],
    "q": [1.0, 0.0, 0.0, 0.0],
    "name": "",
    "children": [
        {
            "p": [x, y, z],
            "q": [w, x, y, z],
            "name": "对象名称",
            "face_type": "symm",
            "face_geometry": "plane|parabola|hyperbola",
            "face_f": 1.0,
            "face_g": 1.0,
            "draw_material": "metal|nothing"
        }
    ]
}

🎯 使用方法

方法1: 使用运行脚本（推荐）

python run_blender.py

方法2: 直接运行Blender脚本

blender --background --python toModel.py

方法3: 在Blender GUI中运行

1. 打开Blender
2. 切换到Scripting工作区
3. 打开 toModel.py 文件
4. 点击运行按钮

📁 输出文件

运行成功后，将生成以下文件：

文件名	格式	用途
optical_system.obj	OBJ	通用3D模型格式，可在大多数3D软件中打开
optical_system.glb	GLB	Web友好格式，适合在线展示
optical_system.blend	Blender	完整的Blender工程文件，包含所有材质和设置
optical_system_render.png	PNG	高质量渲染图像

⚙️ 配置选项

几何体类型支持

• plane: 平面镜/透镜
• parabola: 抛物面镜，使用 face_f 参数控制焦距
• hyperbola: 双曲面镜，使用 face_f 和 face_g 参数

材质类型

• metal: 金属反射材质（淡蓝色）
• nothing: 透明材质（10%不透明度）
• 其他: 发光材质（橙色光）

渲染设置

• 分辨率: 1920x1080
• 引擎: Cycles（支持高质量材质）
• 格式: PNG

🔧 自定义

修改材质

编辑 toModel.py 中的材质创建函数：

def create_metal_material():
    # 修改金属材质属性
    bsdf.inputs["Base Color"].default_value = (R, G, B, A)
    bsdf.inputs["Metallic"].default_value = 0.0-1.0
    bsdf.inputs["Roughness"].default_value = 0.0-1.0

调整几何体精度

修改分辨率参数：

mesh = create_parabolic_surface(face_f, size=2.0, resolution=64)  # 更高精度

修改渲染设置

scene.render.resolution_x = 3840  # 4K分辨率
scene.render.resolution_y = 2160

🐛 故障排除

常见问题

Q: 找不到Blender

❌ 错误：未找到Blender安装

A: 确保Blender已正确安装并添加到系统PATH中

Q: 几何体创建失败

创建几何体时出错: ...

A: 检查JSON数据中的 face_f 和 face_g 参数是否为有效数值

Q: 导出失败

模型导出失败

A: 确保有写入权限，检查磁盘空间

调试技巧

1. 查看详细日志: 脚本会输出详细的创建过程
2. 检查JSON数据: 确保所有必需字段都存在
3. 逐步运行: 在Blender GUI中逐步执行脚本

📈 性能优化

大型数据集

• 对于超过100个对象的数据集，考虑分批处理
• 降低几何体分辨率以提高性能
• 使用后台模式避免GUI开销

内存使用

• 大型模型可能需要8GB+内存
• 监控内存使用，必要时重启Blender

🤝 贡献

欢迎提交Issue和Pull Request来改进这个工具！

📄 许可证

本项目采用MIT许可证。

🙏 致谢

• Blender Foundation 提供的优秀3D建模软件
• 光学系统设计社区的支持和反馈