3d - 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。数据可以在https://github.com/Patricklv/Smoothing-3D-surface找到，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，如下图所示：

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 Phong 阴影模型可以通过 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方法来创建表面网格：

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！但是保存它时我无法控制 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。我想知道如何巧妙地创建这个光滑的表面网格，即使我没有提供面部信息（它没有提供信息，只有 vb 提供）？如果 plotly 完成的魔法可以在 R 中以其他方式完成，以便我可以在保存图片时自定义方向并可以将其保存为 PDF 文件而无需购买，同时仍保持如此高的平滑度？

Answer 1

您可以使用该rgl::addNormals()功能使表面看起来更平滑。做就是了

try2 <- addNormals(try)

然后try2使用显示shade3d。

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；然后阴影在脸上顺利完成，你会得到类似于你的其他情节之一的东西。请参阅example(addNormals)演示。

顺便说一句，rgl在 R 中使用 Gouraud 着色，但当您用于rglwidget()在浏览器中显示相同的表面时使用 Phong 着色。它们很相似，但 Phong 看起来要好一些。

这是我从 Gouraud 着色示例中得到的：

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")

并得到