R中的平滑3D三角形网格

Question

我正在绘制人脸的 3D 表面网格。可以在 https://github.com/Patricklv/Smoothing-3D-surface 找到数据，其中 vb.xlsx 包含顶点，it.xlsx 包含面。

我的R代码如下：

library(xlsx)
library(rgl)

vb <- read.xlsx("C:\Users\<Username>\Desktop\vb.xlsx", sheetIndex = 1, header = F)
it <- read.xlsx("C:\Users\<Username>\Desktop\it.xlsx", sheetIndex = 1, header = F)
vb_mat <- t(as.matrix(vb))
vb_mat <- rbind(vb_mat, 1)
rownames(vb_mat) <- c("xpts", "ypts", "zpts", "")

it_mat <- t(as.matrix(it))
rownames(it_mat) <- NULL

vertices <- c(vb_mat)
indices <- c(it_mat)

try <- tmesh3d(vertices = vertices, indices = indices, homogeneous = TRUE, material = NULL, normals = NULL, texcoords = NULL)

shade3d(try, ambient = "darkgrey", specular = "white")

生成的3D表面如下：在 3D 表面网格上可以很容易地看到很多三角形。我想让这个表面网格看起来更平滑，就像下面显示的那样：

我应该在 R 中做什么来平滑表面网格，使网格看起来像第二个网格，其中可见的三角形面被平滑了？也许用于着色的 Phong 模型可以通过 misc3d 包中的 contour3d 函数工作。谁能展示如何将此功能应用于我的数据？

我注意到 R 中的 plotly 包有一些非常方便的创建表面网格的方法：

library(plotly)

face <- plot_ly(
    x = vb[,1], y = vb[,2], z = vb[,3],
    type = "mesh3d"
)

face

生成的面部表面网格如下：

表面网格非常光滑！但是我无法在保存时控制 plotly.js 对象的方向。如果不额外购买，我也无法将其保存为 PDF 文件。我想知道创建这个光滑表面网格的魔法有多巧妙，即使我没有提供面部信息（没有提供信息，只提供 vb）？如果 plotly 的魔法可以在 R 中以其他方式完成，这样我就可以在保存图片时自定义方向，并且可以在不购买的情况下将其保存为 PDF 文件，同时仍然保持如此高的流畅度？

Answer 1

您可以使用rgl::addNormals()函数使表面看起来更光滑。就这样

try2 <- addNormals(try)

然后使用 shade3d.

显示 try2

这样做的目的是对在顶点相交的每个三角形面的法线进行平均；然后在脸上平滑地完成阴影，你会得到类似于你的其他情节之一的东西。有关演示，请参阅 example(addNormals)。

顺便说一句，rgl 在 R 中使用 Gouraud 着色，但当您使用 rglwidget() 在浏览器中显示相同的表面时使用 Phong 着色。他们很相似，但 Phong 看起来好一点。

这是我从高氏着色示例中得到的结果：

这与浏览器中的 Phong 着色相同：

最后，这是我为你的表面得到的。我将显示更改为

shade3d(try2, col="darkgrey", specular = "#202020")

得到了

R中的平滑3D三角形网格

Smooth 3D trangular mesh in R

3d

interpolation

rgl

plotly

deldir