Python：对体素组件进行网格化以计算表面积

Question

我有一个在 3D 中表示石头的体素组件。这是一个二值化的 numpy 3D 数组，其中 1 被分配给构成我的石头的体素，而 0 被分配给其他地方。 我想：

1. 创建其网格表面
2. 计算它的表面积。

但是怎么办？

Answer 1

根据您的应用，我可以看到一些选项：3D 凸包或行进立方体。

3D凸包

首先，您需要获取所有体素 3D 坐标的数组，其中您的数组等于 1

以后可以用scipy.spatial.ConvexHull。 Scipy 方法基本上是 qhull 库的包装器。使用 qhull 时，其中一个输出选项 (FA) 是计算总面积和体积。

您可以在此处找到更多信息： http://scipy.github.io/devdocs/generated/scipy.spatial.ConvexHull.html http://www.qhull.org/html/qconvex.htm

行进立方体

如果你需要保持凹陷，那么前面的选项是不够的。行进立方体将是一个不错的选择。 scikit-image 中已经有一个 python 实现。

http://scikit-image.org/docs/dev/auto_examples/plot_marching_cubes.html

您将再次需要像之前的情况一样获得所有积分。您使用以下方法计算 verbs/faces：

http://scikit-image.org/docs/dev/api/skimage.measure.html#marching-cubes

你可以用以下公式计算面积：

http://scikit-image.org/docs/dev/api/skimage.measure.html#mesh-surface-area

Answer 2

如果有用的话，我解决了我的问题。 Marching Cubes 算法很好，但在二值化数组上效果不佳。所以： 1) 应用于 3D 阵列的高斯滤波器 (scipy.filters) 2) Marching Cubes 算法对其进行网格划分（scikit-image 工具） 3) 总结三角形的面积（scikit-image 工具）