sphere_sdf — 3D sdf_csg op

• データ種: coordgrid → sdf

• 呼び出し: import fullseye as fs; fs.ledger.sphere_sdf(grid, center, R) (実装を直接呼ぶなら import sdf_ops; sdf_ops.sphere_sdf(grid, center, R)、台帳から引くなら ops3d.get("sphere_sdf"))

使い方

球の符号付き距離場: |p - center| - R(内側負・外側正)。

grid は最終軸が 3 の座標配列 (..., 3)(grid_coords の出力や (N,3) 点群)。center は長さ3、R>=0 は半径。返り値の shape は grid.shape[:-1]。厳密な SDF (勾配ノルム 1)。sdf_offset(sphere_sdf(g,c,R), r) == sphere_sdf(g,c,R+r)。

R < 0 や形の不正な grid / center は ValueError。

計算: np.linalg.norm(grid - center, axis=-1) - R。座標の単位はそのまま距離の単位になる(grid_coords の world 座標を渡せば world 単位)。座標の成分順は grid の最終軸の順(grid_coords なら (x, y, z))で、center も同じ順。

引数と検証(ValueError):

• grid: 最終軸が 3 の float 配列 (..., 3)(1-D の (3,) も可。0-D や最終軸が 3 以外は拒否)。

• center: 要素数 3(reshape(3) できなければ numpy の ValueError)。

• R: float() できるスカラ。回転行列などを渡した場合も ValueError (この引数は半径であって姿勢ではない)。R < 0 は拒否、R = 0 は中心からの距離場そのもの。

返り値: grid.shape[:-1] の float64(grid_coords の出力なら (nx, ny, nz))。中心で -R、表面で 0、外側で正。

使いどころ: grid_coords で格子 → sphere_sdf / box_sdf → sdf_union / sdf_subtract で CSG → <= 0 を占有として marching cubes(voxel_to_mesh に -sdf を渡し iso=0 相当で等値面)。

参考(サンプルデータ・文献)

• サンプルデータ カタログ(DL URL / ライセンス) — 2-D は skimage.data(BSD/public)+ 合成、3-D は実データ源(Stanford/PDS 等)の DL URL。

• 演算子の来歴・参考文献 — この op 族の元になった研究/手法の出典。

実行できる例(この op を実際に呼ぶ検証済みサンプル)

• annotate3d_figure — py -3.11 examples_3d/annotate3d_figure.py

• gear_metrology — py -3.11 examples_3d/gear_metrology.py

• molecule_atom_count — py -3.11 examples_3d/molecule_atom_count.py

• procedural_hand — py -3.11 examples_3d/procedural_hand.py

• render_beauty — py -3.11 examples_3d/render_beauty.py

• sdf_csg — py -3.11 examples_3d/sdf_csg.py

• sfm_recon — py -3.11 examples_3d/sfm_recon.py

型が繋がる次の op(sdf を入力に取れる)

sdf_to_occupancy · fuse_to_voxel · integrate · extract_surface_points · query_distance · sdf_union · sdf_intersect · sdf_subtract

同カテゴリ(sdf_csg)

grid_coords · box_sdf · plane_sdf · cylinder_sdf · torus_sdf · capsule_sdf · sdf_union · sdf_intersect

*Provenance: sdf_ops.py — 3D operator registry. この per-op ノートは tools/opdocs.py md が自動生成(手編集しない)。*

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