如何平滑含单一中间值的3D几何并区分不同密度区域？

原始代码 #

figure
isovals = shiftdim(xPhys,2);
isovals = smooth3(isovals,'box',1);
patch(isosurface(isovals,0.8),'FaceColor',[0 0 1],'EdgeColor','none'); % 蓝色
patch(isocaps(isovals,0.8),'FaceColor',[1 0 0],'EdgeColor','none');    % 红色
view(3); axis equal tight off; camlight;

代码背景 #

上述代码可将原始3D密度矩阵几何（图1）转换为平滑后的等值面几何（图2）。其中变量xPhys是3D密度矩阵：元素为0代表立方体为空，1代表完全填充，两者间存在连续的中间密度等级。

现有场景与需求 #

我生成了仅含一个中间密度值（例如0.5，对应浅灰色区域）的几何（图3），黑色区域对应密度0或1。希望改写代码对该几何平滑处理的同时，区分浅灰色与黑色区域，但原代码会将所有区域显示为蓝色，无法区分。

实现方法 #

核心思路是针对不同密度阈值分别生成等值面，为每个区域设置独立颜色：

完整改写代码 #

figure
% 预处理：维度调整+全局平滑
isovals = shiftdim(xPhys,2);
isovals = smooth3(isovals,'box',1);

% 生成黑色区域（原始密度0/1）的等值面
patch(isosurface(isovals,0.9),'FaceColor','k','EdgeColor','none');
patch(isocaps(isovals,0.9),'FaceColor','k','EdgeColor','none');

% 生成浅灰色中间区域（原始密度0.5）的等值面
patch(isosurface(isovals,0.5),'FaceColor',[0.7 0.7 0.7],'EdgeColor','none');
patch(isocaps(isovals,0.5),'FaceColor',[0.7 0.7 0.7],'EdgeColor','none');

% 视图与光照设置
view(3); axis equal tight off; camlight;

关键说明 #

1. 平滑操作适配：smooth3会让密度值产生连续过渡，需为原始不同密度层级匹配合适阈值：
   • 原始密度1的区域平滑后集中在0.8-1区间，选0.9可精准捕获黑色实心区；
   • 原始0.5的区域平滑后集中在0.4-0.6区间，选0.5可锁定浅灰色中间区。
2. 参数灵活调整：若平滑效果不足，可修改smooth3的平滑参数（如'box',2增强平滑）；若区域区分度差，可微调等值面阈值适配平滑后的密度分布。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者S B