python三维矩阵可视化_科学计算三维可视化---Mlab基础（基
于Numpy数组的绘图。。。
Mlab了解
Mlab是Mayavi提供的⾯向脚本的api，他可以实现快速的三维可视化，Mayavi可以通过Mlab的绘图函数对Numpy数组建⽴可视化。
过程为：
.建⽴数据源
.使⽤Filter(可选)对数据进⾏加⼯
.添加可视化模块，我们可以通过修改可视化模块的属性，来修改可视化场景
mgrid和ogrid区别
⼀：基于Numpy数组的绘图函数
(⼀)3D绘图函数--Point3d(点图像0维)
这⾥我们可以看到Point3D参数的描述，是对vtk对象的整体描述，因为Mayavi是对VTK的整体封装，因此Mayavi建⽴的对象也就是VTK 的对象
import numpy as np
from mayavi import mlab
#建⽴数据
t = np.linspace(,*np.pi,) #linspace根据起⽌数据等间距填充数据，分为20组，所以下⾯将产⽣20个点
x = np.sin(*t)
y = np.cos(t)
z = np.cos(*t)
s = + np.sin(t)
#对数据进⾏可视化
points = mlab.points3d(x,y,z,s,colormap="Reds",scale_factor=.)
mlab.show()
mlab.points3d(x,y,z,s,colormap="Reds",scale_factor=.) #x,y,z表⽰Numpy数组，列表或者其他形式的点三维坐标，s表⽰在该点处的标量值，scale_factor放缩⽐例
这⾥：标量值越⼤，点的尺⼨越⼤，颜⾊越红
points = mlab.points3d(x,y,z,s,colormap="Greens",scale_factor=.)
Mayavi.mlab.show建⽴了简单的GUI，并开始了事件循环，stop⽤来定义GUI的事件循环是否结束
(⼆)3D绘图函数--plot3d(线图形⼀维)
import numpy as np
from mayavi import mlab #引⼊mlab库
#建⽴数据
n_mer,n_long = ,
dphi = np.pi / 1000.0
phi = np.arange(0.0,*np.pi+0.5*dphi,dphi)
mu = phi * n_mer
x = np.cos(mu)*(+np.cos(n_long*mu/n_mer)*0.5)
y = np.sin(mu)*(+np.cos(n_long*mu/n_mer)*0.5)
z = np.sin(n_long*mu/n_mer)*0.5
#对数据进⾏可视化
l = mlab.plot3d(x,y,z,np.sin(mu),tube_radius=0.025,colormap="Spectral")
mlab.show()
(三)3D绘图函数--2D数据(⼆维)
(1)imshow⽅法
import numpy as np
from mayavi import mlab
#建⽴数据
s = np.random.random((,)) #⼆维数据
#对数据进⾏可视化
img = mlab.imshow(s,colormap="gist_earth") #gist_earth以地球表⾯的⾊彩为颜⾊的颜⾊映射关系
mlab.show()
(2)surf⽅法
s:⼆维数组第⼀列表⽰x轴位置，第⼆列表⽰y轴位置，x,y可以是⼀维或者⼆维数组，⼀般情况下，他们都由numpy的mgrid或ogrid得到import numpy as np
from mayavi import mlab
def f(x,y):
return np.sin(x-y)+np.cos(x+y)
x,y = np.mgrid[-.:7.05:0.1,-.:5.05:0.05]
s = mlab.surf(x,y,f)
mlab.show()
mgrid返回两个⼆维数组(个数是不固定的，我们放置⼏个元素，就会⽣成⼏个⼆维数组)-.:7.05:0.1---->最⼩-，最⼤7.，步长为0.1依次⽣成⼀个n*n矩阵
>>> x,y = np.mgrid[-.:7.05:0.1,-.:5.05:0.05]
>>> x
array([[-. , -. , -. , ..., -. , -. , -. ],
[-6.9, -6.9, -6.9, ..., -6.9, -6.9, -6.9],
[-6.8, -6.8, -6.8, ..., -6.8, -6.8, -6.8],
...,
[ 6.8, 6.8, 6.8, ..., 6.8, 6.8, 6.8],
[ 6.9, 6.9, 6.9, ..., 6.9, 6.9, 6.9],
[ . , . , . , ..., . , . , . ]])
>>> y
array([[-. , -4.95, -4.9 , ..., 4.9 , 4.95, . ],
[-. , -4.95, -4.9 , ..., 4.9 , 4.95, . ],
[-. , -4.95, -4.9 , ..., 4.9 , 4.95, . ],
...,
[-. , -4.95, -4.9 , ..., 4.9 , 4.95, . ],
[-. , -4.95, -4.9 , ..., 4.9 , 4.95, . ],
[-. , -4.95, -4.9 , ..., 4.9 , 4.95, . ]])
(3)contour_surf() 与surf()类似，单求解的是等值线，surf求解的是曲⾯
import numpy as np
from mayavi import mlab
def f(x,y):
return np.sin(x-y)+np.cos(x+y)
x,y = np.mgrid[-.:7.05:0.1,-.:5.05:0.05]
s = ur_surf(x,y,f)
mlab.show()
(四)3D绘图函数--3D数据(三维)
(1)contour3d⽅法
import numpy as np
from mayavi import mlab
x,y,z = np.ogrid[-::64j,-::64j,-::64j] #64j表⽰数组长度为64
scalars = x*x + y*y +z*z
obj = ur3d(scalars,contours=,transparent=True) #contours⼋个等值⾯ transparent该对象可以透明表⽰，可以查看内部
mlab.show()
ogrid返回3个三维数组(⼏个是不固定的，我们设置了⼏个元素，就⽣成相对应个三维数组)
>>> x,y,z = np.ogrid[-::64j,-::64j,-::64j]
>>> x
array([[[-. ]], #共64个元素
[[-4.84126984]],
[[-4.68253968]],
.......
[[ 4.68253968]],
[[ 4.84126984]],
[[ . ]]])
(2)quiver3d()⽅法
(x,y,z表⽰箭头位置，⼆维即可，不需要三维表⽰)
import numpy as np
from mayavi import mlab
x,y,z = np.mgrid[-2:3,-2:3,-2:3]
r = np.sqrt(x**2 + y**2 + z**4)
u = y*np.sin(r)/(r+0.001)
v = -x*np.sin(r)/(r+0.001)
w = np.zeros_like(z)
obj = mlab.quiver3d(x,y,z,u,v,w,line_width=3,scale_factor=1)
mlab.show()
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