法线向量在3D机器视觉中的应用
在机器视觉和3D计算机视觉中,法线向量(Normal Vector)是描述三维物体表面局部几何方向的一个重要概念。它表示某一点在表面上的垂直方向(即垂直于该点切平面的方向),通常用于分析物体的形状、表面曲率、光照计算以及三维重建等任务。
法线向量的定义
几何意义:
对于三维物体表面的一个点,法线向量是垂直于该点所在局部表面的单位向量(长度为1)。
如果是平面,所有点的法线方向一致;如果是曲面,每个点的法线方向可能不同(取决于局部曲率)。
数学表示:
对于显式表示的表面(如参数曲面),法线可以通过偏导数的叉乘计算。
对于隐式表示的表面(如点云或网格),法线通常通过邻域点的统计分析来估计。
法线向量的应用
在机器视觉和3D处理中,法线向量的用途广泛:
光照与渲染:
在计算机图形学中,法线决定光线如何与表面交互(如Phong光照模型)。
表面重建:
从点云重建三维网格时,法线帮助确定表面的连续性和平滑性。
物体分割与识别:
通过法线方向的变化分割不同平面或曲面区域(例如识别桌子的平面和杯子的圆柱面)。
位姿估计:
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