5-3-2三维数据可视化教学课件PPT.pptx
5-3-2三维数据可视化弘 德 明 志 博 学 笃 行第5章 数据可视化-Matplotlib第7讲 三维图形可视化2主讲人：刘志远弘 德 明 志 博 学 笃 行Contents目录013D3D曲面图曲面图02三翼面图三翼面图03网格图网格图弘 德 明 志 博 学 笃 行013D曲面图弘 德 明 志 博 学 笃 行3D曲面图的绘制使用曲面图的绘制使用Axes3D对象的对象的plot_surface()函数，其函数原型如下：函数，其函数原型如下：plot_surface(X, Y, Z, *args, *kwargs)其主要参数及含义如下：其主要参数及含义如下： X,Y,Z：三维坐标点；：三维坐标点； rcount,ccount,rstride,cstride：同：同plot_wireframe()函数；函数； cmap：定义曲面块（：定义曲面块（patch）的颜色，其类型为）的颜色，其类型为colormap；图图5.35 三维曲面和轮廓图三维曲面和轮廓图等高线图3D曲面图弘 德 明 志 博 学 笃 行import numpy as npimport matplotlib.pyplot as pltfrom mpl_toolkits.mplot3d import Axes3D# 创建创建 3D 图形对象图形对象fig = plt.figure()ax = Axes3D(fig)#生成生成3D曲面图所需的数据，其中曲面图所需的数据，其中X和和Y向量合并为向量合并为2D空间网格空间网格X = np.arange(-2, 2, 0.1)Y = np.arange(-2, 2, 0.1)X, Y = np.meshgrid(X, Y)Z =np.sin(np.sqrt(X * 2 + Y * 2)#绘制绘制3D曲面图和其轮廓图，并使用曲面图和其轮廓图，并使用cmap着色着色ax.plot_surface(X, Y, Z,rstride=1,cstride=1, cmap=plt.get_cmap(rainbow)ax.contourf(X, Y, Z, zdir=z, offset=-2, cmap=plt.cm.winter)ax.set_zlim(-2,2) #限定限定z轴的取值范围轴的取值范围plt.show()3D曲面图弘 德 明 志 博 学 笃 行02三翼面图弘 德 明 志 博 学 笃 行三翼面图弘 德 明 志 博 学 笃 行三翼面图的绘制可使用三翼面图的绘制可使用Axes3D对象的对象的plot_trisurf()函数函数，其函数原型如下：，其函数原型如下：plot_trisurf(X,Y,Z,color,cmap,norm,vmin,vmax,shade,*args, *kwargs)其主要参数及含义如下：其主要参数及含义如下： X, Y, Z：作为一维数组的输入数据，对应三维坐标点；：作为一维数组的输入数据，对应三维坐标点； color：曲面块的单一颜色值；：曲面块的单一颜色值； cmap：曲面块的颜色值，其类型为：曲面块的颜色值，其类型为colormap； norm：颜色映射值的规范化实例；：颜色映射值的规范化实例； vmin：颜色映射的最小值；：颜色映射的最小值； vmax：颜色映射的最大值；：颜色映射的最大值； shade：曲面颜色是否有阴影。：曲面颜色是否有阴影。图图5.36 三翼面图三翼面图三翼面图弘 德 明 志 博 学 笃 行import numpy as npimport matplotlib.pyplot as pltfrom mpl_toolkits.mplot3d import Axes3Dfrom matplotlib import cmn_angles = 64 #不同角度个数不同角度个数n_radii = 16 #不等长的半径个数不等长的半径个数#为消除重复点，不包括半径为消除重复点，不包括半径r=0，生成半径的一维数组，生成半径的一维数组radii = np.linspace(0.125, 1.0, n_radii)#不包括不包括2点，生成角度的一维数组点，生成角度的一维数组angles = np.linspace(0, 2 * np.pi, n_angles, endpoint=False)#沿行方向重复每个半径的所有角度沿行方向重复每个半径的所有角度angles = np.repeat(angles., np.newaxis, n_radii, axis=1)#将极坐标将极坐标(radii,angles)转换为笛卡尔坐标转换为笛卡尔坐标(x,y)#此处增加了此处增加了(0,0)点，且在点，且在(x,y)中没有重复点中没有重复点三翼面图弘 德 明 志 博 学 笃 行x = np.append(0, (radii * np.cos(angles).flatten()y = np.append(0, (radii * np.sin(angles).flatten()z = np.sin(-x * y) #Pringle曲面曲面fig = plt.figure()ax = Axes3D(fig) #创建创建3D图形对象图形对象ax.plot_trisurf(x, y, z, cmap=cm.cool, linewidth=0.2)ax.set_xlabel(X)ax.set_ylabel(Y)ax.set_zlabel(Z)plt.show()三翼面图弘 德 明 志 博 学 笃 行033D子图弘 德 明 志 博 学 笃 行图图5.37 三维空间中的子图三维空间中的子图3D子图弘 德 明 志 博 学 笃 行from mpl_toolkits.mplot3d import Axes3Dimport matplotlib.pyplot as pltimport numpy as npfig = plt.figure() #创建画布创建画布ax1=fig.add_subplot(1,2,1,projection=3d) #添加第一个子图添加第一个子图#生成第一个子图需要的数据生成第一个子图需要的数据x = np.linspace(-6 * np.pi, 6 * np.pi, 1000)y = np.sin(x)z = np.cos(x)3D子图弘 德 明 志 博 学 笃 行ax1.plot(x, y, z) #绘制第一个子图绘制第一个子图ax2=fig.add_subplot(1,2,2,projection=3d) #添加第二个子图添加第二个子图#生成第二个子图需要的数据生成第二个子图需要的数据X = np.arange(-2, 2, 0.1)Y = np.arange(-2, 2, 0.1)X, Y = np.meshgrid(X, Y)Z = np.sqrt(X * 2 + Y * 2)ax2.plot_surface(X,Y,Z,cmap=plt.cm.jet) #绘制第二个子图绘制第二个子图 plt.show()3D子图弘 德 明 志 博 学 笃 行小结：小结：掌握三翼面图、曲面图、网格图的基本绘制方式及应用。弘 德 明 志 博 学 笃 行谢谢大家
