如何在 matplotlib 中旋转 3D 曲面

Question

我已经编写了代码来在 matplotlib 中绘制抛物面的 3D 表面。

我将如何旋转图形以使图形保持在原位（即没有垂直或水平移动）但是它围绕线 y = 0 和 z = 0 旋转角度 theta （我已经突出显示了围绕它的线该图应以绿色旋转）。这是一个插图，以帮助可视化我所描述的内容：

例如，如果图形绕线旋转 180 度角，则这将导致图形被“倒置”，因此原点处的点现在将成为最大点。

我还想旋转轴以保持颜色图。 下面是绘制图形的代码：

#parabaloid
import numpy as np
from matplotlib import pyplot as plt
from mpl_toolkits.mplot3d import Axes3D

fig = plt.figure()
ax = fig.add_subplot(111, projection='3d')

#creating grid
y = np.linspace(-1,1,1000)
x = np.linspace(-1,1,1000)
x,y = np.meshgrid(x,y)

#set z values
z = x**2+y**2

#label axes
ax.set_xlabel('x')
ax.set_ylabel('y')
ax.set_zlabel('z')


#plot figure
ax.plot_surface(x,y,z,linewidth=0, antialiased=False, shade = True, alpha = 0.5)

plt.show()

Answer 1

这样的？

ax.view_init(-140, 30)

在您的 plt.show() 命令之前插入它。

Answer 2

按照我的评论：

import mayavi.mlab as mlab
import numpy as np
x,y = np.mgrid[-1:1:0.001, -1:1:0.001]
z = x**2+y**2
s = mlab.mesh(x, y, z)
alpha = 30  # degrees
mlab.view(azimuth=0, elevation=90, roll=-90+alpha)

mlab.show()

或关注@Tamas 的回答：

#parabaloid
import numpy as np
from matplotlib import pyplot as plt
from mpl_toolkits.mplot3d import Axes3D
from math import sin, cos, pi
import matplotlib.cm as cm

fig = plt.figure()
ax = fig.add_subplot(111, projection='3d')

#creating grid
y = np.linspace(-1,1,200)
x = np.linspace(-1,1,200)
x,y = np.meshgrid(x,y)

#set z values
z0 = x**2+y**2

# rotate the samples by pi / 4 radians around y
a = pi / 4
t = np.transpose(np.array([x,y,z0]), (1,2,0))
m = [[cos(a), 0, sin(a)],[0,1,0],[-sin(a), 0, cos(a)]]
x,y,z = np.transpose(np.dot(t, m), (2,0,1))
# or `np.dot(t, m)` instead `t @ m`


#label axes
ax.set_xlabel('x')
ax.set_ylabel('y')
ax.set_zlabel('z')

#plot figure
ax.plot_surface(x,y,z,linewidth=0, antialiased=False, shade = True, alpha = 0.5, facecolors=cm.viridis(z0))

plt.show()

Answer 3

我能想到的最好办法就是旋转数据本身。

#parabaloid
import numpy as np
from matplotlib import pyplot as plt
from mpl_toolkits.mplot3d import Axes3D
from math import sin, cos, pi

fig = plt.figure()
ax = fig.add_subplot(111, projection='3d')

#creating grid
y = np.linspace(-1,1,200)
x = np.linspace(-1,1,200)
x,y = np.meshgrid(x,y)

#set z values
z = x**2+y**2

# rotate the samples by pi / 4 radians around y
a = pi / 4
t = np.transpose(np.array([x,y,z]), (1,2,0))
m = [[cos(a), 0, sin(a)],[0,1,0],[-sin(a), 0, cos(a)]]
x,y,z = np.transpose(t @ m, (2,0,1))
# or `np.dot(t, m)` instead `t @ m`


#label axes
ax.set_xlabel('x')
ax.set_ylabel('y')
ax.set_zlabel('z')

#plot figure
ax.plot_surface(x,y,z,linewidth=0, antialiased=False, shade = True, alpha = 0.5)

plt.show()

Answer 4

我似乎还不能添加评论，但我想对 Tamas 的实施进行修改。存在一个问题，即表面没有逆时针旋转到 y 轴从页面出来的轴（在本例中为 y 轴）。而是顺时针旋转。

为了纠正这一点，并使其更直接，我构建了 x、y 和 z 网格并将它们重新塑造成我们执行旋转的简单列表。然后我将它们重新塑造成网格，以便使用 plot_surface() 函数：

import numpy as np
from matplotlib import pyplot as plt
from math import sin, cos, pi
import matplotlib.cm as cm

num_steps = 50

# Creating grid
y = np.linspace(-1,1,num_steps)
x = np.linspace(-1,1,num_steps)
x,y = np.meshgrid(x,y)

# Set z values
z = x**2+y**2

# Work with lists
x = x.reshape((-1))
y = y.reshape((-1))
z = z.reshape((-1))

# Rotate the samples by pi / 4 radians around y
a = pi / 4
t = np.array([x, y, z])
m = [[cos(a), 0, sin(a)],[0,1,0],[-sin(a), 0, cos(a)]]
x, y, z = np.dot(m, t)

ax = plt.axes(projection='3d')

# Label axes
ax.set_xlabel('x')
ax.set_ylabel('y')
ax.set_zlabel('z')

# Plot the surface view it with y-axis coming out of the page. 
ax.view_init(30, 90)
    
# Plot the surface.
ax.plot_surface(x.reshape(num_steps,num_steps), y.reshape(num_steps,num_steps), z.reshape(num_steps,num_steps));

Answer 5

这是最好的解决方案： - 首先，您必须在 Spyder 环境中执行您的 python 脚本，这很容易通过下载 Anaconda 获得。在 Spyder 中执行脚本后，您所要做的就是按照以下说明进行操作：

1. 点击“工具”。
2. 点击“首选项”。
3. 点击“IPython 控制台”。
4. 单击“图形”。
5. 在这里您会找到一个名为“后端”的选项，您必须将其从“内联”更改为“自动”。
6. 最后，应用执行的更改，然后单击“确定”，然后重置 spyder！！！！

一旦您执行了前面的步骤，理论上，如果您运行脚本，那么创建的图形将出现在不同的窗口中，您可以通过缩放和平移与它们进行交互。在 3d 绘图（3d 表面）的情况下，您将能够绕它运行。