在 MATLab 中计算 3d 点法线答案

【问题标题】：Calculating 3d Point Normals in MATLab在 MATLab 中计算 3d 点法线
【发布时间】：2013-12-25 01:58:18
【问题描述】：

我在 MATLab 中有一个 3d 点的点云。点云采用 3xN 矩阵的形式。

我想以 3xN 矩阵的形式计算每个点的法线。我该怎么做呢？

到目前为止，我已经尝试过使用

nX = (surfnorm(X'))';

X 是我的点云，nX 应该是我返回的法线。但是，每当我尝试以这种方式进行渲染时，它似乎都不起作用......这是正确的方法吗？

提前致谢！

【问题讨论】：

标签： matlab 3d normals point-clouds

【解决方案1】：

surfnorm 需要一个曲面，因此它将您的 3 x N 点位置矩阵作为 3 x N 大小的曲面（调用 surfnorm 时，输入将 Z、X 和 Y 设置为默认值）。我没有看到直接在点云上使用此功能的任何方式。

为了从点云中找到法线，您需要：

1) 拟合点云中的某种表面，然后在其上使用surfnorm。 2) 使用周围点估计每个点的法线。 This site 提供了很好的概述。

file exchange 上实际上有一个文件，它演示了从给定的一组点（一组给定的点的单个法线）计算法线。您需要做的是为每个点计算一组最近邻，然后返回法线向量。您可能还需要更正矢量的方向。

【讨论】：

【解决方案2】：

由于您拥有 3 x N 点云，假设它的名称为 mat。那么我建议采取以下方法：

% Constructing the Point Cloud and Data Structure
ptCloud = pointCloud(mat);

% Normal Esitmation (3 is simply tthe number of points used for local plane fitting)
normals = pcnormals(ptCloud,3);

此时，您的法线以 (3N) x 3 矩阵的形式计算。您可以通过

将其添加为点云的属性

ptCloud.Normal = normals;

为了将其可视化，可以执行以下操作：

step_size = 10; 

x = ptCloud.Location(1:step_size:end,1);
y = ptCloud.Location(1:step_size:end,2);
z = ptCloud.Location(1:step_size:end,3);
u = ptCloud.Normal(1:step_size:end,1);
v = ptCloud.Normal(1:step_size:end,2);
w = ptCloud.Normal(1:step_size:end,3);

% plot

figure;
hold on

% plot the point cloud
pcshow(ptCloud);

% plot the normal arrows
quiver3(x,y,z,u,v,w);

hold off

最后一条评论：与简单地绘制点矩阵相比，通过pointCloud 函数创建点云提供了更优化的可视化效果。

【讨论】：