在三维空间中,如果已知一个点的坐标,可以通过三坐标法来描述这个点所在的位置。三坐标法可分别表示三个坐标轴上的距离,用 $(x,y,z)$ 表示该点的坐标。
如果已知一个三维物体的三维模型,可以通过三坐标测量的方法来测量得到该物体表面上某一点的坐标。但测量坐标并不能直接得到该点在表面上的法向量,需要进行计算。法向量是垂直于表面的向量,通常用于表示表面的朝向。在三坐标法中,可以通过计算相邻三个顶点组成的两条向量的叉积来得到该点所在面的法向量。
具体计算方法如下:
设三个相邻点分别为 $P_1(x_1, y_1, z_1)$、$P_2(x_2, y_2, z_2)$、$P_3(x_3, y_3, z_3)$,则这三个点组成的两条向量分别为:
$vec{P_1P_2} = (x_2-x_1, y_2-y_1, z_2-z_1)$
$vec{P_1P_3} = (x_3-x_1, y_3-y_1, z_3-z_1)$
两个向量的叉积为:
$vec{n} = vec{P_1P_2}
imes vec{P_1P_3}$
其中 $
imes$ 表示向量叉积。得到的 $vec{n}$ 即为该面的法向量。如果希望法向量的大小为 $1$,可以将 $vec{n}$ 归一化。
需要注意的是,三坐标法计算法向量的前提是已经确定了物体表面上相邻的三个点,而且这三个点不在同一条直线上。如果三个点在同一条直线上,无法计算出法向量。