frenet_frame — 3D curve op

数据种类:pointsframe

调用: import fullseye as fs; fs.ledger.frenet_frame(curve)(要直接调用实现,import curve3d; curve3d.frenet_frame(curve);从台账取用则 ops3d.get("frenet_frame"))

用法

各点的 Frenet 标架(切线 T,主法线 N,副法线 B)。→ (T, N, B),各为 (Npts,3) 单位向量。

> 以下的详细说明为原文 —— 摘要与标题已翻译。

順序付き点列 (N,3) を index パラメータで `np.gradient`(内部は中心差分、両端は

片側差分)して r', r'' を取り、

• T = r' / ‖r'‖

• N = (r'' − (r''·T) T) / ‖…‖(r'' の T 直交成分 = 曲率中心へ向く向き)

• B = T × N

を各点で計算する。r'' の T 直交成分の向きは再パラメータ化に不変なので、点間隔が

滑らかに変わる限り index パラメータで正しい向きが出る。

• 分母には絶対値 1e-12 を足すだけで、正規化しきれない箇所は単位長にならない。直線区間

(r'' ∥ T または 0)では N・B がほぼゼロベクトルになり、変曲点の前後で N の向きが

反転する。「単位ベクトル」の保証はそこでは成り立たない。

• N<2 の点列は `np.gradientValueError` を出す。形状検証はそれ以外に無い。

• 両端 2 点は片側差分なので精度が落ちる。等間隔化(`resample_uniform`)や平滑

(`fit_spline_curve`)を先に掛けると安定する。

曲率・捩率の数値そのものは `curvature_torsion、弧長は arc_length`。

参考(示例数据・文献)

• 示例数据目录(下载 URL / 许可证) —— 2-D 用 skimage.data(BSD/公有领域)加合成图,3-D 给出真实数据源(Stanford/PDS 等)的下载 URL。

• 算子来历与参考文献 —— 该算子族所依据的研究/方法出处。

可运行的示例(实际调用该算子并已验证的样例)

space_curvepy -3.11 examples_3d/space_curve.py

torus_knot_curvepy -3.11 examples_3d/torus_knot_curve.py

类型可衔接的下一个算子(可接受 frame 作为输入)

fuse_to_voxel

同类别(curve)

curvature_torsion · arc_length · resample_uniform · fit_spline_curve


*Provenance: curve3d.py — 3D 算子登记表。本条目由 tools/opdocs.py md 自动生成(请勿手工编辑)。*

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