Matlab计算错误的曲面法线？

Question

我有一个很大的FEM模型，从那里我可以得到＆＃34;表面＆＃34;对于模型，比如说定义FEM模型表面的元素和顶点。为了绘图目的（好的情节总是一个胜利！）我想很好地绘制它。我的方法就是使用

lungs.Vertex=vtx;
lungs.Faces=fcs;
patch(lungs,'facecolor','r','edgecolor','none')

注意：我需要edgecolor none，因为这是4D数据，不同的FEM有不同的三角测量，如果边缘被绘制，用户将会头晕。

然而，这将输出一个非常纯红色的一切，这是不好的（因为它不能显示图形的复杂性，这是肺部，注意细节）。

因此我决定使用ligthing：

camlight; camlight(-80,-10); lighting phong; 

但同样，这并不完全正确。实际上，似乎Matlab没有正确计算补丁nromals。

我的假设是，补丁并非总是逆时针定义，因此一些法线会走向错误的方向。然而，这是不容易检查的事情。

任何人都有类似的问题，或者我应该怎样解决这个问题，以便在这里绘制一个漂亮的表面？

修改

只是为了摇动绘图，这是用@magnetometer回答得到的结果：

Answer 1

如果你的模型给你向外的法线，你可以重新对模型的面进行排序，这样Matlab就可以正确地计算它自己的法线。如果您有三角形面和向外的法线，则以下函数有效：

function [FaceCor,nnew]=SortFaces(Faces,Normals,Vertices)
FaceCor=Faces;
nnew=Normals*0;
for jj=1:size(Faces,1)
    v1=Vertices(Faces(jj,3),:)-Vertices(Faces(jj,2),:);
    v2=Vertices(Faces(jj,2),:)-Vertices(Faces(jj,1),:);

    nvek=cross(v2,v1); %calculate normal vectors
    nvek=nvek/norm(nvek); 
    nnew(jj,:)=nvek;
    if dot(nvek,Normals(jj,:))<0
        FaceCor(jj,:)=[Faces(jj,3) Faces(jj,2) Faces(jj,1)]; 
        nnew(jj,:)=-nvek;
    end

end

如果你的FEM模型没有给你向外指向的法线，一种方法可能是使用例如重建表面。一种外壳算法，可以为您提供向外指向的法线或正确定向的补丁。

编辑： 由于你没有法线，我想到的唯一解决方案就是重建表面。 This implementation of the crust algorithm过去对我有用。您所需要做的就是：

[FacesNew,NormalsNew]=MyRobustCrust(Vertices);

如果我没记错的话，FacesNew还没有逆时针方向，但你可以使用我上面发布的SortFaces算法来纠正这个问题，因为你现在已经正确定向了面法线，即运行：

[FaceCor,~]=SortFaces(FacesNew,NormalsNew,Vertices)

如果你使用Matlab的reducepatch（例如reducedmodel=reducepatch(fullmodel,reduction);）来减少顶点的数量，你将不得不重新重建表面，因为reducepatch似乎没有保持正确补丁的方向。