estimate_normals — 3D `curvature` op

• 資料種類:points → normals

• 呼叫: import fullseye as fs; fs.ledger.estimate_normals(points, k=25)(要直接呼叫實作,import curvature3d; curvature3d.estimate_normals(points, k=25);從台帳取用則 ops3d.get("estimate_normals"))

用法

統一朝外(遠離鄰域重心)的點雲法線。→ (N,3)。

> 以下的詳細說明為原文 —— 摘要與標題已翻譯。

手順(各点、Python ループ): `cKDTree で自身を含む k+1 近傍(k は N-1 に切り詰め)を取り、クエリ点を原点にした近傍座標の散布行列 local.T @ local` の最小固有ベクトルを法線にする(単位長)。向きは「近傍重心との内積が正なら反転」= 近傍重心から離れる側に揃える。

• 近傍が 5 点未満の点は固定値 `(0, 0, 1)` を返す(推定していない)。

• 向き付けは局所ヒューリスティクスで、閉じた凸形状なら外向きだが、開いた面・薄板・凹部では隣接点どうしで向きが食い違い得る(大域一貫性は保証しない)。大域的に揃えるには `orient_normals に通すか、最初から estimate_oriented_normals を使う。organized 深度画像なら normals_from_depth` が視点向きで速い。

• 返り値は float64 (N,3)。`k` 既定 25。決定論的。

• 内部は `principal_curvatures` と同じ計算を通る(法線推定にも二次曲面フィットまで走る)ので、点数が多いと遅い。

背景知識指南(該運算子背後的物理與規範)

• blas_threads_and_memory — 行列分解が遅い理由の知識 — BLAS スレッド・キャッシュ・メモリ配置

參考(範例資料・文獻)

• 範例資料目錄(下載 URL / 授權) —— 2-D 用 skimage.data(BSD/公有領域)加合成圖,3-D 給出真實資料源(Stanford/PDS 等)的下載 URL。

• 運算子來歷與參考文獻 —— 該運算子族所依據的研究/方法出處。

可執行的範例(實際呼叫該運算子並已驗證的樣例)

• cylinder_axis_metrology — py -3.11 examples_3d/cylinder_axis_metrology.py

• feature_register — py -3.11 examples_3d/feature_register.py

• oriented_normals — py -3.11 examples_3d/oriented_normals.py

型別可銜接的下一個運算子(可接受 `normals` 作為輸入)

icp_point2plane · compute_fpfh · shot_descriptor · fuse_to_voxel · reflect · refract · normal_consistency · ransac_cylinder

同類別(`curvature`)

principal_curvatures · mean_curvature · gaussian_curvature · shape_index

*Provenance: curvature3d.py — 3D 運算子登記表。本條目由 tools/opdocs.py md 自動產生(請勿手動編輯)。*

estimate_normals — 3D curvature op

用法