Matplotlib 3D-Graphenanimation

Einführung

In diesem Lab werden Sie lernen, wie Sie mit Matplotlib eine einfache Animation eines rotierenden 3D-Graphen um alle drei Achsen erstellen. Wir werden einen Beispiel-Datensatz verwenden, um einen grundlegenden Drahtgitter-Graphen zu erstellen, Achsenbeschriftungen festzulegen und die Achsen zu drehen.

Tipps für die VM

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Bibliotheken und Datensatz importieren

Zunächst müssen wir die erforderlichen Bibliotheken und den Datensatz importieren. In diesem Beispiel werden wir die Bibliotheken matplotlib und mpl_toolkits.mplot3d verwenden, um den 3D-Graphen zu erstellen, und die Funktion axes3d.get_test_data() verwenden, um einen Beispiel-Datensatz zu generieren.

import matplotlib.pyplot as plt
from mpl_toolkits.mplot3d import axes3d

## Generate sample dataset
X, Y, Z = axes3d.get_test_data(0.05)

Erstellen eines 3D-Graphen

Als nächstes werden wir einen 3D-Graphen mit den Funktionen plt.figure() und fig.add_subplot() erstellen. Wir werden auch die Funktion ax.plot_wireframe() verwenden, um den Datensatz als Drahtgitter zu plotten.

## Create 3D plot
fig = plt.figure()
ax = fig.add_subplot(projection='3d')

## Plot wireframe
ax.plot_wireframe(X, Y, Z, rstride=10, cstride=10)

Achsenbeschriftungen festlegen

Wir werden nun die Achsenbeschriftungen für den 3D-Graphen mit den Funktionen ax.set_xlabel(), ax.set_ylabel() und ax.set_zlabel() festlegen.

## Set axis labels
ax.set_xlabel('x')
ax.set_ylabel('y')
ax.set_zlabel('z')

Achsen drehen und Plot aktualisieren

Schließlich werden wir die Achsen drehen und den Plot mit einer for-Schleife aktualisieren, die einen vollen Drehungskreis von Elevation, Azimut, Rollwinkel und allen durchläuft. Wir werden die Funktion ax.view_init() verwenden, um die Achsenansicht und den Titel zu aktualisieren, und die Funktionen plt.title(), plt.draw() und plt.pause() verwenden, um die Animation anzuzeigen.

## Rotate the axes and update the plot
for angle in range(0, 360*4 + 1):
    ## Normalize the angle to the range [-180, 180] for display
    angle_norm = (angle + 180) % 360 - 180

    ## Cycle through a full rotation of elevation, then azimuth, roll, and all
    elev = azim = roll = 0
    if angle <= 360:
        elev = angle_norm
    elif angle <= 360*2:
        azim = angle_norm
    elif angle <= 360*3:
        roll = angle_norm
    else:
        elev = azim = roll = angle_norm

    ## Update the axis view and title
    ax.view_init(elev, azim, roll)
    plt.title('Elevation: %d°, Azimuth: %d°, Roll: %d°' % (elev, azim, roll))

    ## Display animation
    plt.draw()
    plt.pause(.001)

Zusammenfassung

In diesem Lab haben wir gelernt, wie man mit Matplotlib eine einfache Animation eines rotierenden 3D-Graphen um alle drei Achsen erstellt. Wir haben einen Beispiel-Datensatz verwendet, um ein grundlegendes Drahtgitter zu erstellen, Achsenbeschriftungen festzulegen und die Achsen zu drehen. Wir haben auch gelernt, wie man die Funktionen ax.view_init(), plt.title(), plt.draw() und plt.pause() verwendet, um den Graphen zu aktualisieren und die Animation anzuzeigen.