从 NumPy 数组中的数据绘制 3D 图像

2024-04-23

我有一个 NumPy 数组中的数据文件,我想查看 3D 图像。我正在分享一个示例,我可以在其中查看大小为 (100, 100) 的 2D 图像,这是 xy 平面上 z = 0 处的切片。

import numpy as np
from matplotlib import pyplot as plt
from mpl_toolkits.mplot3d import Axes3D
X, Y, Z = np.mgrid[-10:10:100j, -10:10:100j, -10:10:100j]
T = np.sin(X*Y*Z)/(X*Y*Z)
T=T[:,:,0]
im = plt.imshow(T, cmap='hot')
plt.colorbar(im, orientation='vertical')
plt.show()

如何查看形状为 (100, 100, 100) 的数据 T 的 3D 图像?


我认为主要问题是,每个点都有 4 个信息,所以你实际上对 4 维对象感兴趣。绘制这个图总是很困难(甚至可能是不可能的)。我建议采用以下解决方案之一:

  1. 您将问题更改为:我对 x,y,z 的所有组合不感兴趣,而只对其中的组合感兴趣z = f(x,y)

  2. 你稍微改变一下绘图的准确性,说你不需要 100 个 z 级别,而可能只需要 5 个,然后你只需制作 5 个已有的绘图即可。

如果你想使用第一种方法,那么有几个子方法:

A. 绘制 2 维曲面f(x,y)=z并用它着色TB. 使用任何用于绘制复杂函数的技术,有关详细信息,请参阅here https://www.pacifict.com/ComplexFunctions.html.

The plot given by method 1.A (which I think is the best solution) with z=x^2+y^2 yields: enter image description here

我使用了这个程序:

import numpy as np
from matplotlib import pyplot as plt
from mpl_toolkits.mplot3d import Axes3D
import matplotlib as mpl
X, Y = np.mgrid[-10:10:100j, -10:10:100j]
Z = (X**2+Y**2)/10 #definition of f
T = np.sin(X*Y*Z)
norm = mpl.colors.Normalize(vmin=np.amin(T), vmax=np.amax(T))
T = mpl.cm.hot(T) #change T to colors
fig = plt.figure()
ax = fig.gca(projection='3d')
surf = ax.plot_surface(X, Y, Z, facecolors=T, linewidth=0,
       cstride = 1, rstride = 1)
plt.show()

第二种方法给出类似:

用代码:

norm = mpl.colors.Normalize(vmin=-1, vmax=1)
X, Y= np.mgrid[-10:10:101j, -10:10:101j]
fig = plt.figure()
ax = fig.gca(projection='3d')
for i in np.linspace(-1,1,5):
    Z = np.zeros(X.shape)+i
    T = np.sin(X*Y*Z)
    T = mpl.cm.hot(T)
    ax.plot_surface(X, Y, Z, facecolors=T, linewidth=0, alpha = 0.5, cstride 
        = 10, rstride = 10)

plt.show()

注意:我将函数更改为T = sin(X*Y*Z)因为除以X*Y*Z当您将两个非常接近 0 的数字相除时,函数的行为会变得很糟糕。

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