open3d提取每個點的法向量并可視化

1.點雲讀入

• 讀入檔案（配套點雲下載下傳連結）

# 讀取點雲
pcd = o3d.io.read_point_cloud("point_cloud_00000.ply")
           

• 配套點雲顔色為白色，open3d的點雲顯示預設背景為白色，是以将點雲顔色更改為黑色

• 顯示點雲

2.點雲預處理

• 均勻體素下采樣:使用正常體素栅格從輸入點雲建立均勻下采樣的點雲。它通常用作許多點雲處理任務的預處理步驟。該算法分兩步操作：點被分段為體素;每個被占用的體素通過平均内部的所有點來精确生成一個點。

downpcd = pcd.voxel_down_sample(voxel_size=5e-3)
o3d.visualization.draw_geometries([downpcd])
           

- 關鍵參數voxel_size，體素大小，機關是米

3.點雲法線提取與可視化

• 計算法向量（原理：查找相鄰點，并使用協方差分析計算相鄰點的主軸。）

downpcd.estimate_normals(
    search_param=o3d.geometry.KDTreeSearchParamHybrid(radius=0.1, max_nn=30))
           

• • 關鍵參數：一個o3d.geometry.KDTreeSearchParamHybrid的執行個體化對象，兩個關鍵參數radius=0.1和max_nn=30：10厘米的搜尋半徑，最多隻考慮30個鄰居，以節省計算時間。
  • 法向方向問題：協方差分析算法産生兩個相反的方向作為正常候選。如果不知道幾何體的全局結構，兩者都可能是正确的。這就是所謂的法線方向問題。Open3D嘗試将法線定向為與原始法線對齊（如果存在）。否則，Open3D會随機猜測。如果需要考慮方向，則需要調用其他方向函數，如orienta_normals_to_align_with_direction和orienta_nrmals_towards_camer_location。
• 提取估計的法相向量

N = np.array(downpcd.normals)
print(N)
           

[[-0.10498607 -0.08691976  0.9906679 ]
 [-0.01047759  0.11685291 -0.99309396]
 [ 0.20985038  0.09336236 -0.97326578]
 ...
 [-0.30973721 -0.08777727  0.94676186]
 [-0.39558671 -0.0815209   0.91480353]
 [ 0.1276047  -0.09240519  0.98751117]]
           

• 可視化法向量（按N可以顯示或隐藏法向量,按主鍵盤上的=、-可以調整法向量顯示長短）

o3d.visualization.draw_geometries([downpcd], window_name="法線估計",
                                  point_show_normal=True,
                                  width=800,  # 視窗寬度
                                  height=600)  # 視窗高度