设置 3D 绘图的纵横比答案

【问题标题】：Setting aspect ratio of 3D plot设置 3D 绘图的纵横比
【发布时间】：2012-05-06 18:28:20
【问题描述】：

我正在尝试根据声纳在 500m x 40m 海底部分上运行的数据绘制海底的 3D 图像。我将 matplotlib/mplot3d 与 Axes3D 一起使用，我希望能够更改轴的纵横比，以便 x 和 y 轴按比例缩放。包含生成数据而不是真实数据的示例脚本是：

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

# Create figure.
fig = plt.figure()
ax = fig.gca(projection = '3d')

# Generate example data.
R, Y = np.meshgrid(np.arange(0, 500, 0.5), np.arange(0, 40, 0.5))
z = 0.1 * np.abs(np.sin(R/40) * np.sin(Y/6))

# Plot the data.
surf = ax.plot_surface(R, Y, z, cmap=cm.jet, linewidth=0)
fig.colorbar(surf)

# Set viewpoint.
ax.azim = -160
ax.elev = 30

# Label axes.
ax.set_xlabel('Along track (m)')
ax.set_ylabel('Range (m)')
ax.set_zlabel('Height (m)')

# Save image.
fig.savefig('data.png')

以及此脚本的输出图像：

现在我想更改它，以便沿轨道 (x) 轴上的 1 米与范围 (y) 轴上的 1 米相同（或者可能是不同的比率，具体取决于所涉及的相对尺寸）。我还想设置 z 轴的比率，由于数据中的相对大小，再次不一定要设置为 1:1，但是轴比当前绘图要小。

我已经尝试构建和使用this branch of matplotlib，按照this message from the mailing list 中的示例脚本，但将ax.pbaspect = [1.0, 1.0, 0.25] 行添加到我的脚本中（已卸载matplotlib 的“标准”版本以确保正在使用自定义版本) 对生成的图像没有任何影响。

编辑：因此所需的输出将类似于以下（使用 Inkscape 粗略编辑）图像。在这种情况下，我没有在 x/y 轴上设置 1:1 的比例，因为它看起来非常薄，但我已经将它展开，所以它不像原始输出那样是方形的。

【问题讨论】：

请参阅this question and answers 以获得解决方案。

标签： python matplotlib mplot3d

【解决方案1】：

在savefig前添加如下代码：

ax.auto_scale_xyz([0, 500], [0, 500], [0, 0.15])

如果你不想要方轴：

编辑 site-packages\mpl_toolkits\mplot3d\axes3d.py 中的 get_proj 函数：

xmin, xmax = np.divide(self.get_xlim3d(), self.pbaspect[0])
ymin, ymax = np.divide(self.get_ylim3d(), self.pbaspect[1])
zmin, zmax = np.divide(self.get_zlim3d(), self.pbaspect[2])

然后添加一行设置pbaspect：

ax = fig.gca(projection = '3d')
ax.pbaspect = [2.0, 0.6, 0.25]

【讨论】：

嗯。这确实使轴的缩放正确，但会导致大量空间浪费。虽然我可以将其保存为 SVG 并手动编辑（就像我对刚刚更新问题的所需图像所做的那样），但当我要创建大量图像时，这会变得非常乏味，而且我不确定它是否可以自动化......
您可以使用 pbaspect 修改来获得无方轴。我已经编辑了答案。
我认为这是一个非常有用的技巧。请注意，它位于get_proj 函数中，必须修改此值。另请注意，按照此处显示的方式对其进行修改后，您必须提供pbaspect 值。可以通过添加try: self.localPbAspect=self.pbaspect except AttributeError: self.localPbAspect=[1,1,1] 之类的内容并除以self.localPbAspect[...] 或类似的内容来避免这种情况……因为您可能并不总是希望手动设置pbaspect。

【解决方案2】：

this question 的答案非常适合我。而且您不需要设置任何比率，它会自动完成所有操作。

【讨论】：

【解决方案3】：

一个问题已在 github 上打开：https://github.com/matplotlib/matplotlib/issues/8593

上述解决方案似乎不再起作用。现在必须通过以下方式编辑site-packages\mpl_toolkits\mplot3d\axes3d.py 中的get_proj 函数：

        try:
            self.localPbAspect = self.pbaspect
        except AttributeError:
            self.localPbAspect = [1,1,1]

        xmin, xmax = ( lim / self.localPbAspect[0] for lim in self.get_xlim3d() )
        ymin, ymax = ( lim / self.localPbAspect[1] for lim in self.get_ylim3d() )
        zmin, zmax = ( lim / self.localPbAspect[2] for lim in self.get_zlim3d() )

【讨论】：

【解决方案4】：

我是如何解决空间浪费问题的：

try: 
    self.localPbAspect=self.pbaspect
    zoom_out = (self.localPbAspect[0]+self.localPbAspect[1]+self.localPbAspect[2]) 
except AttributeError: 
    self.localPbAspect=[1,1,1]
    zoom_out = 0 
xmin, xmax = self.get_xlim3d() /  self.localPbAspect[0]
ymin, ymax = self.get_ylim3d() /  self.localPbAspect[1]
zmin, zmax = self.get_zlim3d() /  self.localPbAspect[2]

# transform to uniform world coordinates 0-1.0,0-1.0,0-1.0
worldM = proj3d.world_transformation(xmin, xmax,
                                         ymin, ymax,
                                         zmin, zmax)

# look into the middle of the new coordinates
R = np.array([0.5*self.localPbAspect[0], 0.5*self.localPbAspect[1], 0.5*self.localPbAspect[2]])
xp = R[0] + np.cos(razim) * np.cos(relev) * (self.dist+zoom_out)
yp = R[1] + np.sin(razim) * np.cos(relev) * (self.dist+zoom_out)
zp = R[2] + np.sin(relev) * (self.dist+zoom_out)
E = np.array((xp, yp, zp))

【讨论】：