Python/Mayavi


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  • 前言
  • 4.29 Mayavi绘图基本实例
  • 4.30 Mayavi管线
  • 5.1 Mayavi/3D绘图函数
    • Point3D( )应用举例
    • plot3d( ) 应用举例
  • 3D绘图函数-2D数据
    • imshow( )应用举例
    • 改变实体颜色
  • 5.2 mlab函数
    • mlab控制函数
    • 图像装饰函数
    • 相机控制函数
    • 其它控制函数

前言

就中国慕课mooc/科学计算三维可视化课中对遇到的题目进行记录，是鄙人自己所使用的代码。记录本人的学习日志，若有纰漏之处，希望各位看官加以斧正。

4.29 Mayavi绘图基本实例

给出如下代码：

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from numpy import pi, sin, cos, mgrid
from mayavi import mlab
 
#建立数据
dphi, dtheta = pi/250.0, pi/250.0
[phi,theta] = mgrid[0:pi+dphi*1.5:dphi,0:2*pi+dtheta*1.5:dtheta]
m0 = 4; m1 = 3; m2 = 2; m3 = 3; m4 = 6; m5 = 2; m6 = 6; m7 = 4;
r = sin(m0*phi)**m1 + cos(m2*phi)**m3 + sin(m4*theta)**m5 + cos(m6*theta)**m7
x = r*sin(phi)*cos(theta)
y = r*cos(phi)
z = r*sin(phi)*sin(theta)
 
#对该数据进行三维可视化
s = mlab.mesh(x, y, z)
mlab.show()

得到窗口：
得到一个类似锥子的3D图像
键盘鼠标对场景进行操作：自己可摸索

4.30 Mayavi管线

Engine：建立和销毁Scenes
Scenes：多个数据集合Sources
Filters：对数据进行交换
Module Manager：控制颜色；Colors and Legends
Modules：最终数据的表示，如线条，平面

管线中的对象

分类 功能
scene 处于树的最顶层的对象，表示场景
GridSource
PlolyDataNormals 数据源的法向量
Colors and legends
Surface

程序配置属性的步骤
1.获得场景对象，mlab.gcf()
2.通过children属性，在管线中找到需要修改的对象
3.配置窗口有多个选项卡，属性需要一级一级获得
PS：在操作上，窗口界面上的文字与对象属性名的转换关系：首字母变大写，下划线变空格

根据其上实例，调用mlab.grcf( )对窗口参数进行修改：

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from numpy import pi, sin, cos, mgrid
from mayavi import mlab
 
#建立数据
dphi, dtheta = pi/250.0, pi/250.0
[phi,theta] = mgrid[0:pi+dphi*1.5:dphi,0:2*pi+dtheta*1.5:dtheta]
m0 = 4; m1 = 3; m2 = 2; m3 = 3; m4 = 6; m5 = 2; m6 = 6; m7 = 4;
r = sin(m0*phi)**m1 + cos(m2*phi)**m3 + sin(m4*theta)**m5 + cos(m6*theta)**m7
x = r*sin(phi)*cos(theta)
y = r*cos(phi)
z = r*sin(phi)*sin(theta)
 
#对该数据进行三维可视化
m = mlab.mesh(x, y, z)
s = mlab.gcf()
print(s.scene.background)
#根据选项卡标签树通过.children()逐级进入功能区
source=s.children[0]
manager=source.children[0]
#进入colors and legends级区，lut mode是调整颜色跨度；
#show legend是勾选项：是否要显示颜色分布条
colors=manager.children[0]
colors.scalar_lut_manager.lut_mode='Blues'
colors.scalar_lut_manager.show_legend =True #在窗口显示为‘勾选’

#在sufzce级区，representation是调整显示图层，wireframe即线框，
#suface即表层，point即点状；opacity是透明度
surface=colors.children[0]
surface.actor.property.representation='wireframe'
surface.actor.property.opacity=0.6

mlab.show()

5.1 Mayavi/3D绘图函数

Point3D( )应用举例

给出如下代码：

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import numpy as np
from mayavi import mlab

#构件坐标数据
t=np.linspace(0,4*np.pi,20)
x=np.sin(2*t)
y=np.cos(t)
z=np.cos(2*t)
s=2+np.sin(t)

#3D绘图函数-Points3d(),x，y，z是三维坐标，至于s是尺寸大小吧？
#colormap‘Reds’是渐变红色的意思，scale_factor是放缩比例
points=mlab.points3d(x,y,z,s,colormap='Reds',scale_factor=.25)
mlab.show()

plot3d( ) 应用举例

函数形式：plot3d(x, y, z,) plot(x, y, z, s, ,)
x, y, z表示numpy数组，或列表。给出线上连续的点的位置。
s表示该点位置上的标量。

plot3d( )所包含的参数: color ,colotmap, extent, figure, line_width, name, opacity, representation, reset_zoom, transparent, tube_radius, tube_sides, vmax

参数 说明
tube_rdius 线管的半径，用于描述线的粗细
tube_sides 表示线的分段数，该值为整数，默认为6

给出如下代码:

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import numpy as np
from mayavi import mlab

#构件坐标数据
n_mer, n_long = 6,11
dphi = np.pi/1000.0
phi = np.arange(0.0,2*np.pi + 0.5*dphi, dphi)
mu=phi*n_mer
x=np.cos(mu)*(1+np.cos(n_long*mu/n_mer)*0.5)
y=np.sin(mu)*(1+np.cos(n_long*mu/n_mer)*0.5)
z=np.sin(n_long*mu/n_mer)*0.5

#3D绘图函数-Points3d(),x，y，z是三维坐标，至于s是该点标量值吧？
#colormap颜色模式；‘Reds’是渐变红色的意思，scale_factor是放缩比例
points=mlab.plot3d(x,y,z,np.sin(mu),tube_radius=0.025,colormap='Spectral')
mlab.show()

PS：以上Point3d( ), plot3d( ）的两个例子都是利用一维数据

3D绘图函数-2D数据

函数 说明
imshow( ) 将二维数组可视化为一张图像
surt( ) 将二维数组可视化为一个平面，Z轴描述了数组点的高度
contour_surt( ) 将二维数组可视化等高线，高度值由数组点的值来确认
mesh( ) 绘制由三个二维数组x，y，z描述坐标点的网络平面
barchart( ) 根据二维，三维或者点云数据绘制 三维柱状图
triangular_mesh( ) 绘制由x，y，z坐标点的三角网格面

imshow( )应用举例

imshow( )所包含的参数：color，colotmap，extent，figure，interpolate，line_width, name, opacity, reset_zoom, transparent, vmax, vmin.
interpolate：图像中的像素是否被插值，该值为布尔型，默认为True

给出如下代码：

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import numpy
from mayavi import mlab
#建立数据
s = numpy.random.random((10,10))

#对数据进行可视化
#'gist_earth'所谓地图颜色
img = mlab.imshow(s, colormap = 'gist_earth')
mlab.show()

改变实体颜色

给出以下代码——可对显示物体外观（颜色，透明度）的方式作出调整：

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import numpy as np
from mayavi import mlab
#建立数据
x, y = np.mgrid[-10:10:200j, -10:10:200j]
z = 100 * np.sin(x * y) / (x * y)
# 对数据进行可视化
#控制背景颜色bgcolor
mlab.figure(bgcolor=(1, 1, 1))
surf = mlab.surf(z, colormap='cool')
#访问surf对象的LUT
#LUT是一个255x4的数组，列向量表示RGBA，每个值范围是0-255
#而LUT最后一列应该是控制透明度的参数，即可看出我们只是修改了最后一列的数值
lut=surf.module_manager.scalar_lut_manager.lut.table.to_array()
lut[:,-1]=np.linspace(0,255,256)
#增加透明梯度，修改alpha通道
surf.module_manager.scalar_lut_manager.lut.table=lut
# 更新视图并显示出来
mlab.show()

5.2 mlab函数

mlab控制函数

函数名称 说明
clf 清空当前图像mlab.clf(figure = None)
close 关闭图像窗口 mlab.close(scene = None, all=False)
draw 重新绘制当前图像 mlab.close(figure = None)
figure 建立一个新的Scene或访问一个存在的Scene，mlab.figure(figure = None, bgcolor = None,engine = None, size = (400,350))
gcf 返回当前图像的handle mlab.gcf(figure = None)
savefig 存储当前的前景，输出一个文件，如png，jpg，bmp，tiff，pdf，obj，vrml等

图像装饰函数

函数名称 说明
colorbar 为对象的颜色映射增加颜色条，mlab.colorbar(object=None, title=None, orientation=None, nb_labels=None, nb_colors=None, label_fmt=None
scalarbar 为对象的标量颜色映射增加颜色条
vectorbar 为对象的标量颜色增加颜色条
xlabel 建立x坐标轴，并添加x轴坐标
ylabel 建立y坐标轴，并添加y轴坐标
zlaybel 建立z坐标轴，并添加z轴坐标

相机控制函数

函数名称 说明
move 移动相机和焦点 mlab.move(forward=None, right=None, up=None)
pitch 沿着向‘右’轴旋转角度 mlab.pitch(degress)
roll 设置/获取相机沿向前轴旋转一定角度 mlab.roll(roll=None, figure=None)
view 设置/获取当前视图中相机的视点 mlab.view(azimuth=None, elevation=None, distance=None, focalpoint=None, roll=None, reset_roll=True, figure=None)
yaw 沿着‘向上’轴旋转一定角度，mlab.yaw(degrees)

其它控制函数

函数名称 说明
animate 动画控制函数mlab.anmate(fun=None, delay=500, ui=True)
axes 为当前物体设置坐标轴 mlab.axes(*args, **kwargs)
outline 为当前物体设置外轮廓 mlab.outline(*args, **kwargs)
show 为当前图像开始交互 mlab.show(func=None, stop=False)
show_pipline 显示mayavi的管线对话框，可一进行场景属性的设置和编辑
text 为图像添加文本 mlab.text(*args, **kwargs)
title 为绘制图像建立标题 mlab.title(*args, **kwargs)