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4.0 KiB
Python
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Python
import open3d as o3d
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import numpy as np
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import argparse
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import os
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def compute_curvature_open3d(pcd, radius=0.05, max_nn=30):
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"""
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使用 Open3D 计算点云曲率
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Args:
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pcd: Open3D 点云对象
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radius: 搜索半径
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max_nn: 最大邻居数
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Returns:
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curvatures: (N,) 曲率数组
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"""
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# 估计法线（同时获取协方差矩阵信息）
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pcd.estimate_normals(
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search_param=o3d.geometry.KDTreeSearchParamHybrid(radius=radius, max_nn=max_nn)
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)
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# 获取点云数据
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points = np.asarray(pcd.points)
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n_points = len(points)
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curvatures = np.zeros(n_points)
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# 构建 KD-Tree
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tree = o3d.geometry.KDTreeFlann(pcd)
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for i in range(n_points):
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# 搜索邻域点
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[k, idx, _] = tree.search_radius_vector_3d(pcd.points[i], radius)
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if k < 3:
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curvatures[i] = 1.0
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continue
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# 获取邻域点坐标
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neighbors = points[idx]
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# 计算协方差矩阵
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centroid = np.mean(neighbors, axis=0)
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centered = neighbors - centroid
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cov = np.cov(centered.T)
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# 特征值分解
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eigenvalues = np.linalg.eigvalsh(cov)
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eigenvalues = np.sort(eigenvalues)
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# 计算曲率
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curvatures[i] = eigenvalues[0] / (eigenvalues.sum() + 1e-8)
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return curvatures
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def visualize_curvature(pcd, curvatures, color_scale=3.0):
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"""
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根据曲率可视化点云
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Args:
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pcd: Open3D 点云对象
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curvatures: 曲率数组
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color_scale: 颜色缩放因子
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"""
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colors = np.zeros((len(pcd.points), 3))
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# 红色通道表示曲率（高曲率区域为红色）
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colors[:, 0] = np.clip(curvatures * color_scale, 0, 1)
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# 绿色通道为互补色（低曲率区域为绿色）
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colors[:, 1] = np.clip(1 - curvatures * color_scale, 0, 1)
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# 蓝色通道设为0
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colors[:, 2] = 0
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pcd.colors = o3d.utility.Vector3dVector(colors)
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def main():
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parser = argparse.ArgumentParser(description='计算点云曲率并可视化')
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parser.add_argument('--ply_path', type=str,default="./High_Speed_Data/PointCloud/11.ply", help='输入点云文件路径 (.ply)')
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parser.add_argument('--radius', type=float, default=2, help='搜索半径 (默认: 50)')
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parser.add_argument('--max_nn', type=int, default=30, help='最大邻居数 (默认: 30)')
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parser.add_argument('--color_scale', type=float, default=3.0, help='颜色缩放因子 (默认: 3.0)')
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parser.add_argument('--save', type=str, default=None, help='保存可视化图像路径 (可选)')
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args = parser.parse_args()
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# 检查文件是否存在
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if not os.path.exists(args.ply_path):
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print(f"错误: 文件不存在 - {args.ply_path}")
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return
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print(f"读取点云: {args.ply_path}")
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pcd = o3d.io.read_point_cloud(args.ply_path)
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# points=np.array(pcd.points)
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if len(pcd.points) == 0:
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print("错误: 读取点云失败，文件可能为空或格式不正确")
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return
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print(f"点云点数: {len(pcd.points)}")
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# 计算曲率
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print("计算曲率中...")
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curvatures = compute_curvature_open3d(pcd, radius=args.radius, max_nn=args.max_nn)
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# 统计曲率信息
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print(f"曲率统计:")
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print(f" 最小值: {curvatures.min():.6f}")
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print(f" 最大值: {curvatures.max():.6f}")
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print(f" 平均值: {curvatures.mean():.6f}")
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print(f" 标准差: {curvatures.std():.6f}")
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# 可视化
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print("可视化曲率...")
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visualize_curvature(pcd, curvatures, color_scale=args.color_scale)
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# 保存截图（如果指定）
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if args.save:
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o3d.io.write_point_cloud(args.save, pcd)
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print(f"点云已保存: {args.save}")
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# 显示窗口
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o3d.visualization.draw_geometries([pcd], window_name=f"Curvature Visualization - {os.path.basename(args.ply_path)}")
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if __name__ == "__main__":
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main() |