3D сюжет с Matplotlib

Я просто пытаюсь изобразить поверхность и ее контур в 3D, как в this пример.

Вот код, который я использую для этого:

import matplotlib.pyplot as plt
from mpl_toolkits.mplot3d import axes3d
from matplotlib import cm
import numpy

def plot_3d_contour(x_dim, y_dim, x_steps, y_steps, scalar_field, file_path):
    fig = plt.figure()

    x, y = numpy.mgrid[-x_dim/2:x_dim/2:x_steps*1j, -y_dim/2:y_dim/2:y_steps*1j]
    v_min = numpy.min(scalar_field)
    v_max = nupmy.max(scalar_field)

    ax = fig.gca(projection='3d')

    cset = ax.contourf(x, y, scalar_field, zdir='z', offset=v_min, cmap=cm.coolwarm)
    cset = ax.contourf(x, y, scalar_field, zdir='x', offset=-x_dim/2-1, cmap=cm.coolwarm)
    cset = ax.contourf(x, y, scalar_field, zdir='y', offset=y_dim/2+1, cmap=cm.coolwarm)

    ax.plot_surface(x, y, scalar_field, rstride=10, cstride=10, alpha=0.3)

    ax.set_xlabel('X')
    ax.set_xlim(-x_dim/2-1, x_dim/2+1)
    ax.set_ylabel('Y')
    ax.set_ylim(-y_dim/2-1, y_dim/2+1)
    ax.set_zlabel('Z')
    ax.set_zlim(v_min, v_max)

    plt.savefig(file_path + '.jpg')
    plt.close()

scalar_field = numpy.loadtxt('../scalar_field', delimiter=",")
plot_3d_contour(12, 12, 100, 100, scalar_field, 'scalar_field3D')

Однако я получаю странное поведение, при котором контур (zdir=y) находится над поверхностью. Кроме того, я получаю странный контур в z_dir=z (с отсутствующим разделом):

введите описание изображения здесь

Мне интересно, что мне не хватает. Скалярное поле можно найти здесь.


python matplotlib contourf mplot3d
person pceccon    schedule 19.12.2014    source источник
comment
Вы пытались изменить zorder при черчении?   -  person nicoguaro    schedule 19.12.2014
comment
Да, это была моя первая попытка, @nicoguaro.   -  person pceccon    schedule 19.12.2014
comment
Я могу воспроизвести это в matplotlib 1.4.0. Один из разработчиков может прокомментировать, но я думаю, что это связано с общими проблемами 3D-построения - если вы сделаете эту фигуру интерактивной, вы увидите, что изменение угла обзора изменяет то, какие элементы рисуются на переднем плане. Что касается забавной полосы отсутствия данных в контуре xy-плоскости, это может быть что-то забавное, происходящее с закрытием одного из контуров. Я не думаю, что с вашим кодом что-то не так.   -  person Ajean    schedule 19.12.2014
comment
Спасибо, @Ajean. И это происходит только с contourf. Если я использую contour, этих проблем не будет.   -  person pceccon    schedule 21.12.2014
comment
Интересно. Это немного не ответ, но я видел, как люди из matplotlib, сталкиваясь с запутанными 3D-материалами, предлагали вместо этого использовать mayavi для 3D (я никогда не использовал его, поэтому я не могу с ним разговаривать).   -  person Ajean    schedule 23.12.2014
comment
IIRC, у matplotlib на самом деле нет буфера глубины, который сохраняется между командами построения   -  person Eric    schedule 27.04.2015
comment
@pceccon просто спрашиваю с моей точки зрения. Можем ли мы вывести уравнение поверхности, которое у вас получилось ... ??   -  person diffracteD    schedule 08.05.2015

Ответы (1)


arrow_upward
7
arrow_downward

Я согласен с Аджаном. Я считаю, что проблема возникает из-за того, что каждый художник matplotlib (т.е. PolygonCollection) отображается отдельно. Невозможно визуализировать разные грани одного и того же объекта на разных сторонах другого объекта в сцене.

Вот полезный фрагмент кода:

from mpl_toolkits.mplot3d import axes3d
import matplotlib.pyplot as plt
from matplotlib import cm
import numpy as np

file_path = "./3D_surface_and_contour.jpg"
p = 0.05
f = -0.01

def get_data(p):
    x, y, z = axes3d.get_test_data(p)
    z = f * z
    return x, y, z

def plot_3d_contour(p, f):
    nrows = 4
    ncols = 5

    x, y, z = get_data(p)

    x_min, x_max = np.min(x), np.max(x)
    y_min, y_max = np.min(y), np.max(y)
    z_min, z_max = np.min(z), np.max(z)

    fig = plt.figure(figsize=(15, 10))
    for n in range(nrows * ncols):
        i = n % ncols
        j = n / ncols
        k = n + 1
        if j == 0:
            azim = -60 + (i - 2) * 15
            elev = 30
        elif j == 1:
            azim = -60
            elev = 30 + (i - 2) * 5
        elif j == 2:
            azim = 60 + (i - 2) * 10
            elev = 30
        elif j == 3:
            azim = 60
            elev = 30 + (i - 2) * 5
        ax = fig.add_subplot(nrows, ncols, k, projection='3d')
        ax.set_title("azim=" + str(azim) + " elev=" + str(elev))
        ax.tick_params(labelsize=8)
        ax.view_init(azim=azim, elev=elev)
        ax.plot_surface(x, y, z, rstride=10, cstride=10, alpha=0.3)
        ax.contourf(x, y, z, zdir='z', offset=z_min, cmap=cm.coolwarm)
        ax.contourf(x, y, z, zdir='x', offset=x_min, cmap=cm.coolwarm)
        if j == 0 or j == 1:
            ax.contourf(x, y, z, zdir='y', offset=y_max, cmap=cm.coolwarm)
        elif j == 2 or j == 3:
            ax.contourf(x, y, z, zdir='y', offset=y_min, cmap=cm.coolwarm)

        ax.set_xlabel('X')
        ax.set_xlim(x_min, x_max)
        ax.set_ylabel('Y')
        ax.set_ylim(y_min, y_max)
        ax.set_zlabel('Z')
        ax.set_zlim(z_min, z_max)

    plt.savefig(file_path, dpi=80)
    plt.close()

plot_3d_contour(p, f)

что дает следующее изображение:

введите описание изображения здесь

Первые две строки создаются кодом, похожим на ваш. Вы могли заметить, что установка высоты с помощью view_init на более высокое значение решает проблему. Но это не вызывает нареканий. Я также определил влияние диапазона значений z (здесь не показаны), ошибка, кажется, появляется только тогда, когда этот диапазон мал (вы можете использовать параметр f для проверки), что объясняет, почему example от этого не страдает.

Предлагаемое мной решение - заменить:

ax.contourf(x, y, scalar_field, zdir='y', offset=y_dim/2+1, cmap=cm.coolwarm)

by :

ax.contourf(x, y, scalar_field, zdir='y', offset=-y_dim/2-1, cmap=cm.coolwarm)

в свой код и добавьте эту дополнительную строку:

ax.view_init(azim=60, elev=30)

Как показано в последних двух строках предыдущего изображения, таким образом вы сможете избежать капризов matplotlib.

person Flabetvibes    schedule 08.05.2015