如何在matplotlib中旋转3D表面

Question

我编写的代码用于在matplotlib中绘制一个抛物面的3D表面。

如何旋转图形以使图形保持在原位（即没有垂直或水平位移），但是它绕着线y = 0和z = 0通过θ角旋转（我突出显示了该线该图应以绿色旋转）。以下是帮助可视化我所描述的内容的插图：

例如，如果图形围绕线旋转180度角，那么这将导致图形被“颠倒”翻转，以便原点处的点现在是最大点。

我还想旋转轴以保持色彩映射。 以下是绘制图形的代码：

#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

这样的东西？

ax.view_init(-140, 30)

在plt.show()命令之前插入它。

Answer 2

根据我的评论：

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

我能想到的最好的就是旋转数据本身。

#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 轴从页面中出来的轴（在这种情况下为 y 轴）。而是顺时针旋转。

为了纠正这个问题，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在其上执行旋转的简单列表。然后我将它们重塑为网格以使用 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python脚本，可通过下载Anaconda轻松获得该脚本。在Spyder中执行脚本后，您所需要做的就是遵循以下说明：

1. 单击“工具”。
2. 单击“首选项”。
3. 单击“ 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”，并重置spyder !!!!。

理论上，一旦执行了前面的步骤，如果您运行脚本，则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。如果是3d绘图（3d曲面），您将能够绕其旋转。