C++读取STL模型文件

数据格式

二进制的数据格式：

二进制STL文件用固定的字节数来给出三角面片的几何信息。

• 【80】80个字节的文件头，用于存贮文件名
• 【4】 4 个字节的int描述模型的三角面片个数(小端存储)
• 【50*n】一个三角面片占用固定的50个字节(小端存储)，依次是:
  
  • 【12】3个4字节浮点数(角面片的法矢量)
  • 【12】3个4字节浮点数(1个顶点的坐标)
  • 【12】3个4字节浮点数(2个顶点的坐标)
  • 【12】3个4字节浮点数(3个顶点的坐标)个
  • 【2】三角面片的最后2个字节用来描述三角面片的属性信息。

一个完整二进制STL文件的大小为三角形面片数乘以 50再加上84个字节。

ASCII的数据格式

solid name 

//一个三角面
facet normal ni nj nk
    outer loop
        vertex v1x v1y v1z
        vertex v2x v2y v2z
        vertex v3x v3y v3z
    endloop
endfacet

//更多三角面···

endsolid name

例子

此处将完整展示将一个二进制格式STL文件导入到程序中的过程。

利用solidworks建立了一个10X10mm²的方形面片，并将其导出为二进制STL

利用notepad++的HEX-Editor插件查看二进制文件

选中的二进制段落就是第一个三角面的全部信息

STL中的浮点数格式符合IEEE制定的float格式，并且是小端存储，在x86系统中编译可以直接利用memcpy函数拷贝到C++的float中

在线浮点数转换

表1 三角面1

代码

这段代码的功能是识别一个STL文件是二进制或是ASCII格式，并将内部的三角面存储到vector容器中。

ReadSTLFile.cpp

#pragma once
#include <vector>
#include <fstream>
#include"Point3f.h"
#include <iostream>
#include <string>
#include"ReadSTLFile.h"
#include <sstream>    

using namespace std;

bool ReadSTLFile::ReadFile(const char *cfilename)
{
    FILE * pFile;
    long lSize;
    char* buffer;
    size_t result;

    /* 若要一个byte不漏地读入整个文件，只能采用二进制方式打开 */
    fopen_s(&pFile,cfilename, "rb");
    if (pFile == NULL)
    {
        fputs("File error", stderr);
        exit(1);
    }

    /* 获取文件大小 */
    fseek(pFile, 0, SEEK_END);
    lSize = ftell(pFile);
    rewind(pFile);

    /* 分配内存存储整个文件 */
    buffer = (char*)malloc(sizeof(char)*lSize);
    if (buffer == NULL)
    {
        fputs("Memory error", stderr);
        exit(2);
    }

    /* 将文件拷贝到buffer中 */
    result = fread(buffer, 1, lSize, pFile);
    if (result != lSize)
    {
        fputs("Reading error", stderr);
        exit(3);
    }


    /* 结束演示，关闭文件并释放内存 */
    fclose(pFile);

    ios::sync_with_stdio(false);
    if (buffer[79]!='\0')//判断格式
    {
        ReadASCII(buffer);
    }
    else
    {
        ReadBinary(buffer);
    }
    ios::sync_with_stdio(true);

    free(buffer);
    return true;
}

bool ReadSTLFile::ReadASCII(const char *buffer)
{
    unTriangles = 0;
    float x, y, z;
    int i;
    string name, useless;
    stringstream ss(buffer);
    ss >> name >> name;
    ss.get();
    do {
        ss >> useless;
        if (useless != "facet")
            break;
        getline(ss, useless);
        getline(ss, useless);
        for (i = 0; i < 3; i++)
        {
            ss >> useless >> x >> y >> z;
            pointList.push_back(Point3f(x, y, z));
        }
        unTriangles++;
        getline(ss, useless);
        getline(ss, useless);
        getline(ss, useless);
    } while (1);
    return true;
}

bool ReadSTLFile::ReadBinary(const char *buffer)
{
    const char* p = buffer;
    char name[80];
    int i, j;
    memcpy(name, p, 80);
    p += 80;
    unTriangles= cpyint(p);
    for (i = 0; i < unTriangles; i++)
    {
        p += 12;//跳过头部法向量
        for (j = 0; j < 3; j++)//读取三顶点
            pointList.push_back(Point3f(cpyfloat(p), cpyfloat(p), cpyfloat(p)));
        p += 2;//跳过尾部标志
    }
    return true;
}

int ReadSTLFile::NumTri()
{
    return unTriangles;
}

vector<Point3f>& ReadSTLFile::PointList()
{
    return pointList;
}

int ReadSTLFile::cpyint(const char*& p)
{
    int cpy;
    memwriter = (char*)&cpy;
    memcpy(memwriter, p, 4);
    p += 4;
    return cpy;
}
float ReadSTLFile::cpyfloat(const char*& p)
{
    float cpy;
    memwriter = (char*)&cpy;
    memcpy(memwriter, p, 4);
        p += 4;
    return cpy;
}

ReadSTLFile.h

#pragma once
#include<vector>
#include"Point3f.h"
using namespace std;

class ReadSTLFile
{
public:
    bool ReadFile(const char *cfilename);
    int NumTri();
    vector<Point3f>& PointList();
private:
    vector<Point3f> pointList;
    unsigned int unTriangles;
    bool ReadASCII(const char *cfilename);
    bool ReadBinary(const char *cfilename);

    char* memwriter;
    int cpyint(const char*& p);
    float cpyfloat(const char*& p);
};

Point3f.cpp

#pragma once
#include"Point3f.h"

Point3f::Point3f():x(0),y(0),z(0)
{
}

Point3f::Point3f(float _x, float _y, float _z) :x(_x), y(_y), z(_z)
{
}

int Point3f::SetParam(float _x, float _y, float _z)
{
    x = _x;
    y = _y;
    z = _z;
    return 0;
}

Point3f.h

#pragma once
#include<d3d9.h>
#include<d3dx9math.h>
#include<windows.h>

//-----------------------------顶点结构体----------------------------------

struct Vertex //顶点结构
{
    Vertex() {}
    Vertex(float x, float y, float z)
    {
        _x = x;  _y = y;  _z = z;
    }
    float _x, _y, _z;
    static const DWORD FVF;
};

class Point3f
{
public:
    Point3f();
    Point3f(float _x,float _y,float _z);
    int SetParam(float _x, float _y, float _z);
    inline Vertex IVertex()
    {
        return Vertex(x, y, z);
    }
private:
    float x, y, z;
};

效果

方形面片读取

上述内存为：

00000000 00000000 00000000 
00000000 00000000 00002041 
00000000 00002041 00000000 

00000000 00002041 00000000 
00000000 00000000 00002041 
00000000 00002041 00002041

即方形面片的STL数据

稍微复杂的读取：