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angle = np.cross(np.dot(normals[l, :], (p2 - p1) / dist[l, 1])) * 180 / np.pi这段代码中np.dot函数是两个一位数组吗

时间: 2024-04-27 08:20:14 浏览: 133
不完全正确。这段代码中的np.dot函数并不是两个一维数组的点积,而是计算两个向量的点积,其中normals[l, :]和(p2 - p1) / dist[l, 1]都是一维数组。具体来说,(p2 - p1) / dist[l, 1]表示由p1指向p2的单位向量,而normals[l, :]表示法向量,二者计算点积可以得到它们之间的夹角余弦值。 因此,这段代码的np.dot函数实际上是计算两个向量的点积,而不是两个一维数组的点积。该函数的参数是两个一维数组,分别为normals[l, :]和(p2 - p1) / dist[l, 1],表示法向量和由p1指向p2的单位向量。
相关问题

def DSM_grid_sorting_masking_check(DSM,grid_size,threshold_angle): width = DSM.RasterXSize height = DSM.RasterYSize #计算网格数量 grid_num_y =int(np.ceil(height/grid_size)) grid_num_x =int(np.ceil(width/grid_size)) #初始化遮蔽检测结果矩阵 result = np.ones((grid_num_y,grid_num_x),dtype=bool) #计算每个格网进行遮蔽检测 for i in range(grid_num_y): for j in range(grid_num_x): #当前格网内的点坐标 y_min = i*grid_size y_max = min((i+1)*grid_size,height) x_min = j * grid_size x_max = min((j+1)*grid_size,width) coords = np.argwhere(DSM.ReadAsArray(x_min, y_min, x_max - x_min, y_max - y_min) > 0) coords[:, 0] += y_min coords[:, 1] += x_min # 构建KD树 tree = cKDTree(coords) # 查询每个点的最邻近点 k = 2 dist, ind = tree.query(coords, k=k) # 计算每个点的法向量 normals = np.zeros(coords.shape) for l in range(coords.shape[0]): if k == 2: p1 = coords[l, :] p2 = coords[ind[l, 1], :] else: p1 = coords[l, :] p2 = coords[ind[l, 1], :] normals[l, :] = np.cross(p1 - p2, p1 - DSM.ReadAsArray(p1[1], p1[0], 1, 1)) # 计算每个点的可见性 visibilities = np.zeros(coords.shape[0]) for l in range(coords.shape[0]): if k == 2: p1 = coords[l, :] p2 = coords[ind[l, 1], :] else: p1 = coords[l, :] p2 = coords[ind[l, 1], :] angle = np.cross(np.dot(normals[l, :], (p2 - p1) / dist[l, 1])) * 180 / np.pi if angle <= threshold_angle: visibilities[l] = 1 # 判断当前格网是否遮蔽 if np.sum(visibilities) == 0: result[i, j] = False else: result[i, j] = True return result dsm_path = 'C:/yingxiang/output.tif' DSM = gdal.Open(dsm_path) result = DSM_grid_sorting_masking_check(DSM,grid_size=10,threshold_angle=40) print(result)这段代码怎么改可以没有以下错误in method 'BandRasterIONumPy', argument 3 of type 'double'

这个错误通常是因为传入的参数类型和函数参数类型不匹配导致的。在这段代码中,可能是以下这一行代码引起的问题: ``` coords = np.argwhere(DSM.ReadAsArray(x_min, y_min, x_max - x_min, y_max - y_min) > 0) ``` 这里传入到ReadAsArray函数中的参数是x_min, y_min, x_max - x_min, y_max - y_min,这些参数的类型需要是int型的像素坐标。如果这些参数的类型不正确,就会导致函数调用出错,进而导致BandRasterIONumPy函数出错。 要解决这个问题,可以先将输入的像素坐标转换为int类型,代码如下: ``` x_min = int(x_min) y_min = int(y_min) ``` 需要在x_min和y_min的计算后立即进行类型转换。 同样地,还需要检查其他传入函数的参数类型是否正确,确保类型匹配。

def DSM_grid_sorting_masking_check(DSM,grid_size,threshold_angle): ''' 进行基于DSM格网排序的遮蔽检测方法 :param DSM: 输入的数字高程模型 :param grid_size: 格网大小 :param threshold_angle: 实现遮蔽的最大角度 :return: 遮蔽检测结果。True表示不遮蔽,False表示遮蔽 ''' width = DSM.RasterXSize height = DSM.RasterYSize #计算网格数量 grid_num_y =int(np.ceil(height/grid_size)) grid_num_x =int(np.ceil(width/grid_size)) #初始化遮蔽检测结果矩阵 result = np.ones((grid_num_y,grid_num_x),dtype=bool) # 初始化每个点是否被遮蔽的矩阵 mask = np.zeros((height, width), dtype=bool) #计算每个格网进行遮蔽检测 for i in range(grid_num_y): for j in range(grid_num_x): #当前格网内的点坐标 y_min = i*grid_size y_max = min((i+1)*grid_size,height) x_min = j * grid_size x_max = min((j+1)*grid_size,width) coords = np.argwhere(DSM.ReadAsArray(x_min, y_min, x_max - x_min, y_max - y_min) > 0) coords[:, 0] += y_min coords[:, 1] += x_min # 构建KD树 tree = cKDTree(coords) # 查询每个点的最邻近点 k = 2 dist, ind = tree.query(coords, k=k) # 计算每个点的法向量 normals = np.zeros(coords.shape) for l in range(coords.shape[0]): if k == 2: p1 = coords[l, :] p2 = coords[ind[l, 1], :] else: p1 = coords[l, :] p2 = coords[ind[l, 1], :] normals[l, :] = np.cross(p1 - p2, p1 - DSM.ReadAsArray(p1[1], p1[0], 1, 1)) # 计算每个点的可见性 visibilities = np.zeros(coords.shape[0]) for l in range(coords.shape[0]): if k == 2: p1 = coords[l, :] p2 = coords[ind[l, 1], :] else: p1 = coords[l, :] p2 = coords[ind[l, 1], :] angle = np.cross(np.dot(normals[l, :], (p2 - p1) / dist[l, 1])) * 180 / np.pi if angle <= threshold_angle: visibilities[l] = 1 # 判断当前格网是否遮蔽 if np.sum(visibilities) == 0: result[i, j] = False mask[y_min:y_max, x_min:x_max] = True else: result[i, j] = True return result,mask dsm_path = 'C:/yingxiang/output.tif' DSM = gdal.Open(dsm_path) result,mask = DSM_grid_sorting_masking_check(DSM,grid_size=10,threshold_angle=40) print(result.shape)这段代码有什么问题吗

这段代码可能存在以下问题: 1. 函数定义时缺少参数注释和函数说明,不够清晰易懂。 2. 在初始化每个点是否被遮蔽的矩阵时,使用了全零矩阵,而在遮蔽检测中,只有被遮蔽的点需要被标记,因此应该使用全一矩阵。 3. 在计算每个点的法向量时,使用了一个判断语句,但是这个判断语句的条件不够明确,可能存在计算错误的情况。 4. 在计算每个点的可见性时,使用了一个跨度角度的阈值来判断是否被遮蔽,但是这个阈值的取值可能存在问题,需要根据具体的应用场景进行调整。 5. 在查询每个点的最近邻点时,使用了一个参数k来控制最近邻点的数量,这个参数的取值也需要根据具体的应用场景进行调整。 6. 在计算每个点的可见性时,使用了一个相对复杂的计算公式,但是这个公式的正确性需要进行验证,可能存在计算错误的情况。 建议在编写代码时,要注重代码的可读性和可维护性,加入适当的注释和说明,同时也要进行测试和验证,确保代码的正确性。
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解析以下基于图像的裂缝分割与裂缝宽度计算(正交骨架线法)程序 import numpy as np from skimage import io from skimage.morphology import medial_axis, skeletonize from skimage import measure from skimage import data import matplotlib.pyplot as plt from sklearn.neighbors import KDTree def show_2dpoints(pointcluster,s=None,quivers=None,qscale=1): # pointcluster should be a list of numpy ndarray # This functions would show a list of pint cloud in different colors n = len(pointcluster) nmax = n if quivers is not None: nq = len(quivers) nmax = max(n,nq) colors = ['r','g','b','c','m','y','k','tomato','gold'] if nmax < 10: colors = np.array(colors[0:nmax]) else: colors = np.random.rand(nmax,3) fig = plt.figure(num=1) ax = fig.add_subplot(1,1,1) if s is None: s = np.ones(n)*2 for i in range(n): ax.scatter(pointcluster[i][:,0],pointcluster[i][:,1],s=s[i],c=[colors[i]],alpha=0.6) if quivers is not None: for i in range(nq): ax.quiver(quivers[i][:,0],quivers[i][:,1],quivers[i][:,2],quivers[i][:,3],color=[colors[i]],scale=qscale) plt.show() def SVD(points): # 二维,三维均适用 # 二维直线,三维平面 pts = points.copy() # 奇异值分解 c = np.mean(pts, axis=0) A = pts - c # shift the points A = A.T #3*n u, s, vh = np.linalg.svd(A, full_matrices=False, compute_uv=True) # A=u*s*vh normal = u[:,-1] # 法向量归一化 nlen = np.sqrt(np.dot(normal,normal)) normal = normal / nlen # normal 是主方向的方向向量 与PCA最小特征值对应的特征向量是垂直关系 # u 每一列是一个方向 # s 是对应的特征值 # c >>> 点的中心 # normal >>> 拟合的方向向量 return u,s,c,normal def calcu_dis_from_ctrlpts(ctrlpts): if ctrlpts.shape[1]==4: return np.sqrt(np.sum((ctrlpts[:,0:2]-ctrlpts[:,2:4])**2,axis=1)) else: return np.sqrt(np.sum((ctrlpts[:,[0,2]]-ctrlpts[:,[3,5]])**2,axis=1)) def estimate_normal_for_pos(pos,points,n): # estimate normal vectors at a given point pts = np.copy(points) tree = KDTree(pts, leaf_size=2) idx = tree.query(pos, k=n, return_distance=False, dualtree=False, breadth_first=False) #pts = np.concatenate((np.concatenate((pts[0].reshape(1,-1),pts),axis=0),pts[-1].reshape(1,-1)),axis=0) normals = [] for i in range(0,pos.shape[0]): pts_for_normals = pts[idx[i,:],:] _,_,_,normal = SVD(pts_for_normals) normals.append(normal) normals = np.array(normals) return normals def estimate_normals(points,n): pts = np.copy(points) tree = KDTree(pts, leaf_size=2) idx = tree.query(pts, k=n, return_distance=False, dualtree=False, breadth_first=False) #pts = np.concatenate((np.concatenate((pts[0].reshape(1,-1),pts),axis=0),pts[-1].reshape(1,-1)),axis=0) normals = [] for i in range(0,pts.shape[0]): pts_for_normals = pts[idx[i,:],:] _,_,_,normal = SVD(pts_for_normals) normals.append(normal) normals = np.array(normals) return normals def get_crack_ctrlpts(centers,normals,bpoints,hband=5,vband=2): # main algorithm to obtain crack width cpoints = np.copy(centers) cnormals = np.copy(normals) xmatrix = np.array([[0,1],[-1,0]]) cnormalsx = np.dot(xmatrix,cnormals.T).T # the normal of x axis N = cpoints.shape[0] interp_segm = [] widths = [] for i in range(N): try: ny = cnormals[i] nx = cnormalsx[i] tform = np.array([nx,ny]) bpoints_loc = np.dot(tform,bpoints.T).T cpoints_loc = np.dot(tform,cpoints.T).T ci = cpoints_loc[i] bl_ind = (bpoints_loc[:,0]-(ci[0]-hband))*(bpoints_loc[:,0]-ci[0])<0 br_ind = (bpoints_loc[:,0]-ci[0])*(bpoints_loc[:,0]-(ci[0]+hband))<=0 bl = bpoints_loc[bl_ind] # left points br = bpoints_loc[br_ind] # right points blt = bl[bl[:,1]>np.mean(bl[:,1])] if np.ptp(blt[:,1])>vband: blt = blt[blt[:,1]>np.mean(blt[:,1])] blb = bl[bl[:,1]<np.mean(bl[:,1])] if np.ptp(blb[:,1])>vband: blb = blb[blb[:,1]<np.mean(blb[:,1])] brt = br[br[:,1]>np.mean(br[:,1])] if np.ptp(brt[:,1])>vband: brt = brt[brt[:,1]>np.mean(brt[:,1])] brb = br[br[:,1]<np.mean(br[:,1])] if np.ptp(brb[:,1])>vband: brb = brb[brb[:,1]<np.mean(brb[:,1])] #bh = np.vstack((bl,br)) #bmax = np.max(bh[:,1]) #bmin = np.min(bh[:,1]) #blt = bl[bl[:,1]>bmax-vband] # left top points #blb = bl[bl[:,1]<bmin+vband] # left bottom points #brt = br[br[:,1]>bmax-vband] # right top points #brb = br[br[:,1]<bmin+vband] # right bottom points t1 = blt[np.argsort(blt[:,0])[-1]] t2 = brt[np.argsort(brt[:,0])[0]] b1 = blb[np.argsort(blb[:,0])[-1]] b2 = brb[np.argsort(brb[:,0])[0]] interp1 = (ci[0]-t1[0])*((t2[1]-t1[1])/(t2[0]-t1[0]))+t1[1] interp2 = (ci[0]-b1[0])*((b2[1]-b1[1])/(b2[0]-b1[0]))+b1[1] if interp1-ci[1]>0 and interp2-ci[1]<0: widths.append([i,interp1-ci[1],interp2-ci[1]]) interps = np.array([[ci[0],interp1],[ci[0],interp2]]) interps_rec = np.dot(np.linalg.inv(tform),interps.T).T #show_2dpoints([bpointsxl_loc1,bpointsxl_loc2,bpointsxr_loc1,bpointsxr_loc2,np.array([ptsl_1,ptsl_2]),np.array([ptsr_1,ptsr_2]),interps,ci.reshape(1,-1)],s=[1,1,1,1,20,20,20,20]) interps_rec = interps_rec.reshape(1,-1)[0,:] interp_segm.append(interps_rec) except: print("the %d-th was wrong" % i) continue interp_segm = np.array(interp_segm) widths = np.array(widths) # check # show_2dpoints([np.array([[ci[0],interp1],[ci[0],interp2]]),np.array([t1,t2,b1,b2]),cpoints_loc,bl,br],[10,20,15,2,2]) return interp_segm, widths path = "E:/Users/SubChange/Desktop/" image = io.imread(path+"7Q3A9060-18.png", as_gray=True) iw,ih = image.shape blobs = np.copy(image) blobs[blobs<128] = 0 blobs[blobs>128] = 1 blobs = blobs.astype(np.uint8) # Generate the data #blobs = data.binary_blobs(200, blob_size_fraction=.2, #volume_fraction=.35, seed=1) # using scikit-image ## Compute the medial axis (skeleton) and the distance transform #skel, distance = medial_axis(blobs, return_distance=True) ## Distance to the background for pixels of the skeleton #dist_on_skel = distance * skel # Compare with other skeletonization algorithms skeleton = skeletonize(blobs) #skeleton_lee = skeletonize(blobs, method='lee') x, y = np.where(skeleton>0) centers = np.hstack((x.reshape(-1,1),y.reshape(-1,1))) normals = estimate_normals(centers,3) # search contours of the crack contours = measure.find_contours(blobs, 0.8) bl = contours[0] br = contours[1] bpoints = np.vstack((bl,br)) #interp_segm, widths = get_crack_ctrlpts(centers,normals,bpoints,hband=2,vband=2) bpixel = np.zeros((iw,ih,3),dtype=np.uint8) bpoints = bpoints.astype(np.int) bpixel[bpoints[:,0],bpoints[:,1],0] = 255 skeleton_pixel = np.zeros((iw,ih,3),dtype=np.uint8) skeleton_pixel[skeleton,1] = 255 bpixel_and_skeleton = np.copy(bpixel) bpixel_and_skeleton[skeleton,1] = 255 fig, axes = plt.subplots(1,3, figsize=(8, 8)) ax = axes.ravel() ax[0].imshow(blobs, cmap=plt.cm.gray) ax[0].axis('off') ax[1].imshow(bpixel_and_skeleton) #for contour in contours: # ax[1].plot(contour[:, 1], contour[:, 0], linewidth=2) #for i in range(interp_segm.shape[0]): # ax[1].plot([interp_segm[i,1],interp_segm[i,3]],[interp_segm[i,0],interp_segm[i,2]],'-b') #ax[1].set_title('medial_axis') ax[1].axis('off') # ================ small window ================== pos = np.array([191, 291]).reshape(1,-1) # input (x,y) where need to calculate crack width # pos = np.array([142, 178]).reshape(1,-1) posn = estimate_normal_for_pos(pos,centers,3) interps, widths2 = get_crack_ctrlpts(pos,posn,bpoints,hband=1.5,vband=2) sx = pos[0,0] - 20 sy = pos[0,1] - 20 ax[2].imshow(bpixel_and_skeleton) for i in range(interps.shape[0]): ax[2].plot([interps[i,1],interps[i,3]],[interps[i,0],interps[i,2]],c='c',ls='-',lw=5,marker='o',ms=8,mec='c',mfc='c') ax[2].set_ylim(sx,sx+40) ax[2].set_xlim(sy,sy+40) #ax[2].set_title('skeletonize') ax[2].axis('off') print(interps) fig.tight_layout() plt.show()

import numpy as np from stl import mesh from sklearn.cluster import DBSCAN from sklearn.decomposition import PCA from sklearn.neighbors import KDTree from sklearn.neighbors import NearestNeighbors import matplotlib.pyplot as plt from scipy.spatial.distance import pdist from mpl_toolkits import mplot3d def load_stl(file_path): """STL文件加载与预处理""" stl_mesh = mesh.Mesh.from_file(file_path) vertices = stl_mesh.vectors.reshape(-1, 3) # 展开所有顶点 faces = stl_mesh.vectors # 三角面片数据 # 关键修正:将面片法向量分配到每个顶点 normals = np.repeat(stl_mesh.normals, 3, axis=0) # 形状变为 (190248, 3) return vertices, faces, normals def feature_extraction(vertices, normals): """特征提取核心算法""" # 法向量归一化处理 norm_norms = np.linalg.norm(normals, axis=1, keepdims=True) normals_normalized = normals / (norm_norms + 1e-12) # 添加极小值防止除零 normal_angles = np.degrees(np.arccos(normals_normalized[:, 2])) # 曲率估算(基于法向量变化) # curvature = np.linalg.norm(np.gradient(normals, axis=0), axis=1) # 改进为邻近点法向量变化计算 from sklearn.neighbors import NearestNeighbors nbrs = NearestNeighbors(n_neighbors=10).fit(vertices) distances, indices = nbrs.kneighbors(vertices) local_curvature = [] for i in range(len(vertices)): neighbor_normals = normals[indices[i]] mean_normal = np.mean(neighbor_normals, axis=0) curvature = np.linalg.norm(normals[i] - mean_normal) local_curvature.append(curvature) curvature = np.array(local_curvature) # 关键点检测(使用曲率阈值) key_points = vertices[curvature > np.percentile(curvature, 95)] # 使用PCA进行主方向分析 pca = PCA(n_components=3) principal_axes = pca.fit(vertices).components_ return { 'normal_angles': normal_angles, 'curvature': curvature, 'key_points': key_points, 'principal_axes': principal_axes } def visualize_results(vertices, features): """三维可视化""" fig = plt.figure(figsize=(15, 10)) ax = fig.add_subplot(111, projection='3d') ax.set_box_aspect([1, 1, 0.1]) # z轴缩小10倍 # 绘制原始点云 ax.scatter(vertices[:, 0], vertices[:, 1], vertices[:, 2], c=features['curvature'], cmap='jet', s=1, alpha=0.5) # 标注关键点 ax.scatter(features['key_points'][:, 0], features['key_points'][:, 1], features['key_points'][:, 2], c='red', s=50, marker='o') # 绘制主方向箭头 mean_point = np.mean(vertices, axis=0) for i, vec in enumerate(features['principal_axes']): ax.quiver(*mean_point, *vec * 100, color=['r', 'g', 'b'][i], label=f'Principal Axis {i + 1}') plt.legend() plt.show() if __name__ == "__main__": # 主程序流程 file_path = "1模型.stl" # 替换为实际文件路径 # 1. 数据加载 vertices, faces, normals = load_stl(file_path) # 2. 特征提取 features = feature_extraction(vertices, normals) # 3. 结果可视化 visualize_results(vertices, features) # 4. 特征识别(示例:基于密度的聚类) # 改进的DBSCAN参数设置 # 改进参数设置 nbrs = NearestNeighbors(n_neighbors=20).fit(features['key_points']) distances, _ = nbrs.kneighbors(features['key_points']) k_dist = np.sort(distances[:, -1]) eps = np.interp(0.95, np.linspace(0, 1, len(k_dist)), k_dist) dbscan = DBSCAN(eps=eps, min_samples=15) # 根据k距离图确定 # 在特征提取中增加密度特征 kdtree = KDTree(vertices) density = kdtree.query_radius(vertices, r=5, count_only=True) features['density'] = density clusters = dbscan.fit_predict(features['key_points']) print(f"识别到{len(set(clusters)) - 1}个特征区域")可视化的图中,片体模型的边缘没有红色区域

def load_stl(file_path): """STL文件加载与预处理""" stl_mesh = mesh.Mesh.from_file(file_path) vertices = stl_mesh.vectors.reshape(-1, 3) # 展开所有顶点 faces = stl_mesh.vectors # 三角面片数据 normals = stl_mesh.normals # 法向量 return vertices, faces, normals def feature_extraction(vertices, normals): """特征提取核心算法""" # 法向量统计分析 normal_angles = np.degrees(np.arccos(normals[:, 2] / np.linalg.norm(normals, axis=1))) # 曲率估算(基于法向量变化) curvature = np.linalg.norm(np.gradient(normals, axis=0), axis=1) # 关键点检测(使用曲率阈值) key_points = vertices[curvature > np.percentile(curvature, 95)] # 使用PCA进行主方向分析 pca = PCA(n_components=3) principal_axes = pca.fit(vertices).components_ return { 'normal_angles': normal_angles, 'curvature': curvature, 'key_points': key_points, 'principal_axes': principal_axes } def visualize_results(vertices, features): """三维可视化""" fig = plt.figure(figsize=(15, 10)) ax = fig.add_subplot(111, projection='3d') # 绘制原始点云 ax.scatter(vertices[:, 0], vertices[:, 1], vertices[:, 2], c=features['curvature'], cmap='jet', s=1, alpha=0.5) # 标注关键点 ax.scatter(features['key_points'][:, 0], features['key_points'][:, 1], features['key_points'][:, 2], c='red', s=50, marker='o') # 绘制主方向箭头 mean_point = np.mean(vertices, axis=0) for i, vec in enumerate(features['principal_axes']): ax.quiver(*mean_point, *vec * 100, color=['r', 'g', 'b'][i], label=f'Principal Axis {i + 1}') plt.legend() plt.show() if __name__ == "__main__": # 主程序流程 file_path = "1模型.stl" # 替换为实际文件路径 # 1. 数据加载 vertices, faces, normals = load_stl(file_path) # 2. 特征提取 features = feature_extraction(vertices, normals) # 3. 结果可视化 visualize_results(vertices, features) # 4. 特征识别(示例:基于密度的聚类) dbscan = DBSCAN(eps=5, min_samples=50) clusters = dbscan.fit_predict(features['key_points']) print(f"识别到{len(set(clusters)) - 1}个特征区域")RuntimeWarning: invalid value encountered in divide normal_angles = np.degrees(np.arccos(normals[:, 2] / np.linalg.norm(normals, axis=1))) 识别到0个特征区域

我用的是python3.7,请解析下列代码,并对错误的地方进行修正:import open3d as o3d import numpy as np from collections import deque class RoadRegionGrowing: def __init__(self, point_cloud): """ 初始化区域生长器 :param point_cloud: Open3D点云对象(需包含法线) """ self.pcd = point_cloud self.points = np.asarray(self.pcd.points) self.normals = np.asarray(self.pcd.normals) if self.normals.shape[0] == 0: raise ValueError("点云必须包含法线信息,请先计算法线!") self.colors = np.asarray(self.pcd.colors) if self.pcd.has_colors() else None # 构建KD树加速近邻搜索 self.kd_tree = o3d.geometry.KDTreeFlann(self.pcd) # 初始化标记数组 self.visited = np.zeros(len(self.points), dtype=bool) self.road_labels = np.zeros(len(self.points), dtype=bool) def grow(self, seed_index, max_neighbor_distance=0.5, max_z_diff=0.15, max_normal_angle=30, color_threshold=None): """ 区域生长核心算法 :param seed_index: 种子点索引(建议选择道路中心点) :param max_neighbor_distance: 邻域搜索半径(单位:米) :param max_z_diff: 允许的相邻点最大高程差(单位:米) :param max_normal_angle: 允许的法线方向最大夹角(单位:度) :param color_threshold: RGB颜色差异阈值(0-1范围,None表示不使用颜色) """ queue = deque([seed_index]) self.visited[seed_index] = True self.road_labels[seed_index] = True # 转换角度到弧度 max_normal_angle_rad = np.deg2rad(max_normal_angle) while queue: current_idx = queue.popleft() # 搜索半径内的邻域点 [k, idxs, _] = self.kd_tree.search_radius_vector_3d( self.pcd.points[current_idx], max_neighbor_distance) for n_idx in idxs: if self.visited[n_idx]: continue # 高程差约束(排除路缘石) z_diff = abs(self.points[current_idx][2] - self.points[n_idx][2]) if z_diff > max_z_diff: continue # 法线方向一致性约束(排除人行道边界) normal_dot = np.dot(self.normals[current_idx], self.normals[n_idx]) if np.arccos(normal_dot) > max_normal_angle_rad: continue # 颜色相似性约束(可选) if color_threshold is not None and self.colors is not None: color_diff = np.linalg.norm(self.colors[current_idx] - self.colors[n_idx]) if color_diff > color_threshold: continue # 标记为路面并加入队列 self.visited[n_idx] = True self.road_labels[n_idx] = True queue.append(n_idx) def get_road_cloud(self): """获取分割后的路面点云""" road_pcd = self.pcd.select_by_index(np.where(self.road_labels)[0]) return road_pcd # ====================== 使用示例 ====================== if __name__ == "__main__": # 1. 加载点云并预处理(假设已包含法线) pcd = o3d.io.read_point_cloud("your_ground_points.ply") # 替换为你的地面点云文件 # 2. 自动选择种子点(取点云几何中心附近的最低点) points = np.asarray(pcd.points) center = np.median(points, axis=0) distances = np.linalg.norm(points - center, axis=1) seed_idx = np.argmin(points[np.where(distances < 5.0)[0], axis = 0)[2] # 中心5米范围内最低点 # 3. 初始化区域生长器 grower = RoadRegionGrowing(pcd) # 4. 执行生长(参数需根据实际数据调整!) grower.grow( seed_index=seed_idx, max_neighbor_distance=0.6, # 邻域搜索半径(米) max_z_diff=0.12, # 最大允许高程差(米) max_normal_angle=25, # 法线最大允许角度差(度) color_threshold=0.15 # 颜色差异阈值(可选) ) # 5. 获取并保存结果 road_pcd = grower.get_road_cloud() o3d.io.write_point_cloud("extracted_road.ply", road_pcd) # 可视化(可选) non_road_pcd = pcd.select_by_index(np.where(~grower.road_labels)[0]) non_road_pcd.paint_uniform_color([1, 0, 0]) # 非路面标红 o3d.visualization.draw_geometries([road_pcd, non_road_pcd])

from stl import mesh import numpy as np import matplotlib.pyplot as plt from mpl_toolkits.mplot3d import Axes3D class STLAnalyzer: def __init__(self, filepath): self.mesh = mesh.Mesh.from_file(filepath) self.vertices = self.mesh.vectors.reshape(-1, 3) # 所有顶点坐标 self.triangles = self.mesh.vectors # 三角形面片数据 self.edge_map = {} # 边到面片的映射表 def build_edge_map(self): for i, tri in enumerate(self.triangles): for j in range(3): v1 = tuple(tri[j]) v2 = tuple(tri[(j + 1) % 3]) edge = tuple(sorted([v1, v2])) # 标准化边表示 if edge not in self.edge_map: self.edge_map[edge] = [] self.edge_map[edge].append(i) def detect_features(self, angle_threshold=30): features = [] for edge, tri_indices in self.edge_map.items(): if len(tri_indices) == 2: # 仅处理共享边 n1 = self.mesh.normals[tri_indices[0]] n2 = self.mesh.normals[tri_indices[1]] dot = np.dot(n1, n2) angle = np.degrees(np.arccos(np.clip(dot, -1, 1))) if angle > angle_threshold: features.append(edge) return features def visualize_features(vertices, features): plt.rcParams['font.family'] = ['Microsoft YaHei'] plt.rcParams['axes.unicode_minus'] = False fig = plt.figure() ax = fig.add_subplot(111, projection='3d') ax.set_box_aspect([1, 1, 0.1]) # z轴缩小10倍 # 绘制所有三角形 ax.plot_trisurf(vertices[:, 0], vertices[:, 1], vertices[:, 2], alpha=0.2) # 绘制特征边 for edge in features: line = np.array([edge[0], edge[1]]) ax.plot(line[:, 0], line[:, 1], line[:, 2], c='r', lw=2) plt.show() if __name__ == "__main__": analyzer = STLAnalyzer("1model.stl") analyzer.build_edge_map() features = analyzer.detect_features(angle_threshold=30) # 直接调用独立的 visualize_features 函数 visualize_features(analyzer.vertices, features)请解释这段代码的内容

def extract_boundary_with_integral_invariant(pcd, radius=0.1, k=2.0, min_neighbors=5): """ 使用积分不变量算法提取点云边界 参数: pcd (o3d.geometry.PointCloud): 输入点云 radius (float): 邻域搜索半径 k (float): 阈值系数 (T = μ - k*σ) min_neighbors (int): 后处理中保留边界点所需的最小邻域边界点数量 返回: boundary_mask (np.array): 边界点布尔掩码 """ # ---------------------- 1. 预处理 ---------------------- # 统计滤波去噪 cl, _ = pcd.remove_statistical_outlier(nb_neighbors=10, std_ratio=5.0) # ---------------------- 2. 法线估计 ---------------------- cl.estimate_normals(search_param=o3d.geometry.KDTreeSearchParamHybrid(radius=radius * 2, max_nn=30)) cl.orient_normals_consistent_tangent_plane(k=15) # 统一法线方向 # ---------------------- 3. 构建KD-tree加速搜索 ---------------------- points = np.asarray(cl.points) normals = np.asarray(cl.normals) tree = KDTree(points) # ---------------------- 4. 计算积分不变量 ---------------------- integral_values = [] for i in range(len(points)): # 查询球形邻域 neighbors = tree.query_ball_point(points[i], radius) if len(neighbors) < 3: integral_values.append(0) continue # 获取邻域点相对坐标 neighbor_points = points[neighbors] - points[i] # 构建局部坐标系 (z轴为法线方向) z_axis = normals[i] x_axis = np.random.randn(3) # 随机初始向量 x_axis -= x_axis.dot(z_axis) * z_axis x_axis /= np.linalg.norm(x_axis) y_axis = np.cross(z_axis, x_axis) # 投影到切平面 (忽略法线方向) proj_coords = np.array([neighbor_points.dot(x_axis), neighbor_points.dot(y_axis)]).T # 统计有效投影点数量作为积分值 integral_values.append(len(proj_coords)) # ---------------------- 5. 阈值处理 ---------------------- integrals = np.array(integral_values) mean = integrals.mean() std = integrals.std() threshold = mean - k * std boundary_mask = (integrals < threshold) # ---------------------- 6. 后处理:去除孤立边界点 ---------------------- boundary_indices = np.where(boundary_mask)[0] boundary_tree = KDTree(points[boundary_mask]) valid_boundary = np.zeros(len(points), dtype=bool) for idx in boundary_indices: # 检查周围radius内是否有足够多的边界点 count = boundary_tree.query_ball_point(points[idx], radius).__len__() if count >= min_neighbors: valid_boundary[idx] = True return valid_boundary # ====================== 使用示例 ====================== if __name__ == "__main__": # 1. 读取点云 (替换为你的PCD文件路径) pcd = o3d.io.read_point_cloud("model.pcd") # 检查点云是否为空 if len(pcd.points) == 0: print("读取的点云文件为空,请检查文件路径和内容。") else: print("成功读取点云,点数:", len(pcd.points)) # 2. 提取边界 boundary_mask = extract_boundary_with_integral_invariant(pcd, radius=2.0, k=1.5, min_neighbors=3) # 检查是否有边界点 if np.any(boundary_mask): # 3. 可视化结果 boundary_pcd = pcd.select_by_index(np.where(boundary_mask)[0]) boundary_pcd.paint_uniform_color([1, 0, 0]) # 红色为边界 o3d.visualization.draw_geometries([pcd, boundary_pcd]) else: print("未找到边界点,请调整参数重新尝试。")能否将其中的边界点提取出来并且生成线轮廓

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