Я ищу, как построить что-то с меньшим количеством инструкций, насколько это возможно, с помощью Matplotlib, но я не нахожу помощи по этому поводу в документации.
Я хочу построить следующие сюжеты:
- каркасный куб с центром в 0 и длиной стороны 2
- "каркасная" сфера с центром в 0 и радиусом 1
- точка с координатами [0, 0, 0]
- вектор, который начинается в этой точке и идет к [1, 1, 1]
Как это сделать?
python
matplotlib
3d
geometry
Винсент
источник
источник
Ответы:
Это немного сложно, но вы можете нарисовать все объекты с помощью следующего кода:
from mpl_toolkits.mplot3d import Axes3D import matplotlib.pyplot as plt import numpy as np from itertools import product, combinations fig = plt.figure() ax = fig.gca(projection='3d') ax.set_aspect("equal") # draw cube r = [-1, 1] for s, e in combinations(np.array(list(product(r, r, r))), 2): if np.sum(np.abs(s-e)) == r[1]-r[0]: ax.plot3D(*zip(s, e), color="b") # draw sphere u, v = np.mgrid[0:2*np.pi:20j, 0:np.pi:10j] x = np.cos(u)*np.sin(v) y = np.sin(u)*np.sin(v) z = np.cos(v) ax.plot_wireframe(x, y, z, color="r") # draw a point ax.scatter([0], [0], [0], color="g", s=100) # draw a vector from matplotlib.patches import FancyArrowPatch from mpl_toolkits.mplot3d import proj3d class Arrow3D(FancyArrowPatch): def __init__(self, xs, ys, zs, *args, **kwargs): FancyArrowPatch.__init__(self, (0, 0), (0, 0), *args, **kwargs) self._verts3d = xs, ys, zs def draw(self, renderer): xs3d, ys3d, zs3d = self._verts3d xs, ys, zs = proj3d.proj_transform(xs3d, ys3d, zs3d, renderer.M) self.set_positions((xs[0], ys[0]), (xs[1], ys[1])) FancyArrowPatch.draw(self, renderer) a = Arrow3D([0, 1], [0, 1], [0, 1], mutation_scale=20, lw=1, arrowstyle="-|>", color="k") ax.add_artist(a) plt.show()
источник
Есть более простой способ рисования только стрелки:
from mpl_toolkits.mplot3d import Axes3D import matplotlib.pyplot as plt fig = plt.figure() ax = fig.gca(projection='3d') ax.set_aspect("equal") #draw the arrow ax.quiver(0,0,0,1,1,1,length=1.0) plt.show()
quiver можно использовать для построения нескольких векторов за один раз. Используется следующее: - [из http://matplotlib.org/mpl_toolkits/mplot3d/tutorial.html?highlight=quiver#mpl_toolkits.mplot3d.Axes3D.quiver]
колчан (X, Y, Z, U, V, W, ** kwargs)
Аргументы:
X, Y, Z: координаты x, y и z стрелок.
U, V, W: компоненты x, y и z векторов стрелок.
Аргументы могут быть в виде массива или скаляров.
Аргументы ключевого слова:
длина: [1.0 | float] Длина каждого колчана, по умолчанию 1.0, единица измерения совпадает с осями.
arrow_length_ratio: [0,3 | float] Отношение острия стрелы к колчану, по умолчанию 0,3.
точка поворота: ['хвост' | «средний» | 'tip'] Часть стрелки, которая находится в точке сетки; стрелка вращается вокруг этой точки, отсюда и название pivot. По умолчанию "хвост"
нормализовать: [Ложь | True] Если True, все стрелки будут одинаковой длины. По умолчанию установлено значение False, где стрелки будут иметь разную длину в зависимости от значений u, v, w.
источник
Мой ответ - объединение двух вышеупомянутых с расширением области рисования с пользовательской непрозрачностью и некоторой аннотацией. Он находит применение в визуализации b-вектора на сфере для магнитно-резонансного изображения (МРТ). Надеюсь, что вы найдете ее полезной:
from mpl_toolkits.mplot3d import Axes3D import matplotlib.pyplot as plt import numpy as np fig = plt.figure() ax = fig.gca(projection='3d') # draw sphere u, v = np.mgrid[0:2*np.pi:50j, 0:np.pi:50j] x = np.cos(u)*np.sin(v) y = np.sin(u)*np.sin(v) z = np.cos(v) # alpha controls opacity ax.plot_surface(x, y, z, color="g", alpha=0.3) # a random array of 3D coordinates in [-1,1] bvecs= np.random.randn(20,3) # tails of the arrows tails= np.zeros(len(bvecs)) # heads of the arrows with adjusted arrow head length ax.quiver(tails,tails,tails,bvecs[:,0], bvecs[:,1], bvecs[:,2], length=1.0, normalize=True, color='r', arrow_length_ratio=0.15) ax.set_xlabel('X-axis') ax.set_ylabel('Y-axis') ax.set_zlabel('Z-axis') ax.set_title('b-vectors on unit sphere') plt.show()
источник
[0:2*np.pi:50j, 0:np.pi:50j]
как будет работать этот кусочек. каковы радиус и центр сферы с аналитической точки зрения?