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我是 vispy 和计算机图形学的新手。我必须根据某个方程生成抛物面,该方程的中心和参数根据用户输入而变化。我浏览了 vispy 文档和示例,并对软件包有所了解。

我需要生成的抛物面应该具有旋转对称性,如下图所示:

在此处输入图像描述

而我得到的是这里

在此处输入图像描述

我的代码如下。我已经修改isosurface.py了 vispy 示例中的示例。

import sys
import numpy as np

from vispy import app, scene

from matplotlib import pyplot as plt

# Create a canvas with a 3D viewport
canvas = scene.SceneCanvas(keys='interactive')
view = canvas.central_widget.add_view()


## Define a scalar field from which we will generate an isosurface
def psi3(i, j, k, offset=(25, 25, 25)):
    x = i-offset[0]
    y = j-offset[1]
    z = k-offset[2]
    r = (0.2*x**2 + 0.2*y**2 - 4*z)
    return r

# Create isosurface visual
data = np.fromfunction(psi3, (50, 50, 50))

surface = scene.visuals.Isosurface(data, level=data.max() / 4., color=(0.5, 0.6, 1, 1), shading='smooth', parent=view.scene)
surface.transform = scene.transforms.STTransform(translate=(-25, -25, -25))

# Add a 3D axis to keep us oriented
axis = scene.visuals.XYZAxis(parent=view.scene)

# Use a 3D camera
# Manual bounds; Mesh visual does not provide bounds yet
# Note how you can set bounds before assigning the camera to the viewbox
cam = scene.TurntableCamera(elevation=30, azimuth=30)
cam.set_range((-10, 10), (-10, 10), (-10, 10))
view.camera = cam

if __name__ == '__main__':
    canvas.show()
    if sys.flags.interactive == 0:
        app.run()

我的查询如下:

  1. 如何使抛物面看起来像第一张图像(没有边缘被剪掉)
  2. 除了使用等值面之外,有没有更好的方法来绘制抛物面。抛物面的系数应该由用户改变。
  3. 如何使抛物面响应鼠标事件:悬停、拖放等。我从文档中了解到我必须将它耦合到 Node 类。由于我是新手,因此我无法弄清楚执行此操作的确切方法。

编辑:

matplotlib这是用于生成所需抛物面的相应代码。我还可以在 matplotlib 中创建一个抛物线带。

import matplotlib.pyplot as plt
from matplotlib import cm
import numpy as np



# Create the surface
radius = 5
hole_radius = 4

# Generate the grid in cylindrical coordinates
r  = np.linspace(0, radius, 100)
theta = np.linspace(0, 2 * np.pi, 100)
R, THETA = np.meshgrid(r, theta)

X, Y = R * np.cos(THETA), R * np.sin(THETA)
a=0.6;b=0.6;c=0.6
Z1 = (X/a)**2+(Y/b)**2 # Elliptic paraboloid

# Do not plot the inner region
x = np.where(X**2+Y**2<=hole_radius**2,np.NAN,X)
y = np.where(X**2+Y**2<=hole_radius**2,np.NAN,Y)

# Plot the surface
fig = plt.figure()
ax = fig.gca(projection='3d')
ax.plot_surface(x, y, Z1, cmap=cm.coolwarm, linewidth=0, antialiased=True, cstride=2, rstride=2)

ax.set_xlabel("X")
ax.set_ylabel("Y")
ax.set_zlabel("Z")

plt.show()

这导致以下结果: 在此处输入图像描述

vispy 和 matplotlib 的表面图之间的区别在于后者通过接受 x 和 y 的二维数组来工作,而 vispy 的 SurfacePlot() 只接受 x 和 y 中的一维向量。

由于柱坐标中的网格并将它们转换为笛卡尔坐标进行绘图,因此无法通过复制一维 x 和 y 向量来生成网格。

更新: 正如@djhoesem 所指出的,等值面不是执行此操作的正确方法。

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2 回答 2

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我是 vispy 的维护者,但对等值面的经验很少。让我们看看我能回答什么:

  1. 我看到的最简单的方法是让它levels变得更小(我将其设为零以进行测试)。我不确定这会如何影响性能或输出,但该isosurface函数提到了它所基于的论文。也许这可以告诉你更多。
    See Paul Bourke, "Polygonising a Scalar Field"  
    (http://paulbourke.net/geometry/polygonise/)
  1. 为了使参数可由用户控制,您可以对现有的 Isosurface 类进行子类化并添加属性来控制这些。但是,如果您想要立即获得反馈,这可能会表现不佳,因为您必须重新生成 numpy 数组并在 CPU 上重新运行所有其他计算。IsosurfaceVisual 类需要体积数据,然后将其转换为等值面。它生成 MeshVisual 可以理解的网格(IsosurfaceVisual 是 MeshVisual 的子类)。如果你想要更好的东西,你可能不得不编写自己的着色器代码来做到这一点。取决于您的确切要求是什么(您是否必须接受任何具有可控系数的公式?)。

  2. scene.visualsVisual 类已经是该类的子类,因此Node您不必在那里做任何额外的事情。其他基于 SceneCanvas 的示例应该让您了解如何处理鼠标事件。也就是说,您提到了“拖放”,我不确定您是否会在 VisPy 领域处理这种事情,但更有可能在 PyQt5 领域(如果这是您使用的后端)。

于 2020-04-13T16:23:25.493 回答
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通过拉取请求添加了该功能:https ://github.com/vispy/vispy/pull/1863#event-3344873987

对代码进行了小幅修改并解决了问题。

相应的示例可以在这里找到: https ://github.com/vispy/vispy/blob/master/examples/basics/visuals/axisly_symmetric_surfaces.py

于 2020-07-17T10:17:42.090 回答