三維可視化課程試驗-TVTK部分

TVTK部分第一節(jié)創(chuàng)建一個基本三維對象CubeSource對象?>fromtvtk.apiimporttvtk>?s=tvtk?CubeSource(x_length=l.y_length=2.0jjlength=3,@)?>print(s)vtkCubeSource(0g0928E98EA6AA①Debug:OffModifiedTimes96ReferenceCount:2RegisteredEventsiRegisteredObservers:vtkObserver(明電O028E9A6FC3F0)Event:33EventName:ModifiedEvent三維對象變量s包含了構(gòu)建三維長方體的所有信息Tvtk庫的基本三維對象三維對象說明：CubeSource立方體三維對象數(shù)據(jù)源ConeSource圓錐三維對象數(shù)據(jù)源CylinderSource圓柱三維對象數(shù)據(jù)源ArcSource圓弧三維對象數(shù)據(jù)源ArrowSource箭頭三維對象數(shù)據(jù)源示例：顯示一個長方體fromtvtk.apiimporttvtk創(chuàng)建一個長方體數(shù)據(jù)源,并且同時設(shè)置其長跑商s=tvtk,CubeSource(x_length=l*0>y_length^2,9,z_length=3*e)ft使用PolygtmMmppwr將數(shù)據(jù)整換為圖形數(shù)據(jù)m=tvtk,PolyDataMapper(inputconnection=s*outputport)#制建一a=tvtk*Actor(mapper=m)創(chuàng)建一個Rend””,Actor添加進(jìn)去r=tvtk*Renderer<backgrounds(0,%0))r*add_actor(a)制比一個RcridorWindoH(窗口)/符R白添加進(jìn)上w=tvtk.RenderWindowtsizest^SQ,369))w.addrenderer(r)^^RenderWlndowinteractor(皆口的交互工具)1=tvtk.RenderWindowInteractor(render_window=w)#開啟交互一i.initialize()i.start()■VisualizationToolkit?第二節(jié)TVTK的管線理解TVTK的管線TVTK對象說明：CubeSource通過程序內(nèi)部計算輸出一組描述長方體的數(shù)據(jù)（PolyData）PolyDataMapperPolyData通過該映射器將數(shù)據(jù)映射為圖形數(shù)據(jù)（mapper）用ivtk工具觀察管線使用ivtk顯示立方體的程序：fromtvtk,apiimporttvtk,fromtvtk*toolsimportivtkfrompyface,apiimportGUIs=tvtk.CubeSource(x_lengty_length=240,z_length-3*0)m=tvtk.PolyDataMapper(input_connection=s.output_port)a=tvtk.Actor(mapper=m)#創(chuàng)建一個特Crust(PythonShell)的街口gui=GUI()win=ivtkiIVTKWithCrustAndBrowser()win*open()win.scene.add_actor(a}#開始界面消息循環(huán)gui?start_event_loop()

程序運行結(jié)果:4TVTKSceneFileEditView7口Win32OpenGLRend...7Rendererv口actor7fc<PolyData...口LcmjIcu,,.&PtjlyD?r周OpenGLR-7QpenGLCann.^Matrix4xdlMatrix4x4匐用星國：國國孽身4目圖Python3,fi,0(v3,6rej41d^79263all,Dec13招：電S:1打IMSC匐用星國：國國孽身4目圖(AMD&4)]onWin32Type"help1',"copyrieht",''credits''ortalicenseH-Formgrein-Forfliation.?>光源

場景由EditpropertiesSctutLi(htiitBackground：ForegroundsParallelprojectionZ0￡￡場景由EditpropertiesSctutLi(htiitBackground：ForegroundsParallelprojectionZ0￡￡terttnrtndtrinfJpegquality：Jpegprogressive:95(127,127,127)355,255,255)Magjii￡1catio>n"1第三節(jié)Mayavi庫的使用Mayavi庫的基本元素Mayavi.mlab中的部分函數(shù)類別及說明：繪圖函數(shù)：barchar、contour3d、contour_surf、flow、imshow、mesh、plot3d、points3d、quiver3d、surf、triangular_mesh圖形控制函：clf、closedraw、figure、gcf、savefigscreenshotsync_camera圖形修飾函數(shù)：colorbar、scalarbarxlabel、ylabel、zlabel相機(jī)控制函數(shù)：move、pitch、roll、view、yaw其他函數(shù)：animate、axesget_engine、show、set_engineMlab管線控制：Open、set_vtk_src、adddataset、scalar_cut_planeMayaviAPI中的部分函數(shù)類別及說明：管線基礎(chǔ)對象：SceneSourceFilter、ModuleManager>Module>PipelineBaseEngine主視窗和UI對象：DecoratedSceneMayaviSceneSceneEditorMlabSceneModel、EngineView、EngineRichView繪圖實例>?*=[[-1—1；工廠工廠1],[-師],1,-[廠1]]?尸屋-1廠1廠1廠工廠Tl/l.lJ.T,1]]>>frommayaviimportmlab>>s=mlab.meshCXjyjZ)>>>運行結(jié)果：MMayaviScene1—□XA因因苗倒國演：」g4；OkJO實例二：fromnumpyimportp$,mgridfrommayavii-portmlab好建立費用dphitdtheta■pi/aSS.eipi/250.9[phi.thMa]=mgrld[?:p$+dph”1+5;dphi刈2*pi*dthtt**l.Sidhthvta]m0>4jml>3jm2=2;m3=3jm4=6;m5?2jmSS6;m7=4;r=sin(m0*phi)**ml+[cos(ni2*phi)**m3+sin(m4*the-ta)**m5+cos(mS*theta)**m7x-r,sln(phi)*cos(the-t^)N■r*ECis(phi)i=r*Sinfphi)thtta)tt對謨鬢落里忖三雄可視出s餐mlab^vneshtx^Y,工)mlabushowO4MayaviScene1一口X第四節(jié)基于Numpy數(shù)組的繪圖函數(shù)mlab對Numpy建立可視化過程過程：1、建立數(shù)據(jù)源2、使用Filter（可選）3、添加可視化模塊3D繪圖函數(shù)-Points3d中的參數(shù)與說明：OpcityVtk：對象的整體透明度，該值為float型，默認(rèn)為1.0；reset_zoom：對新加入場景數(shù)據(jù)的放縮進(jìn)行重置。默認(rèn)為True；8；resolution:符號的分辨率，如球體的細(xì)分?jǐn)?shù)，該值為整型，默認(rèn)為scale_factor:符號放縮的比例；scale_mode:符號的放縮模式，如vector>scalarnone；transparent:根據(jù)標(biāo)量值確定actor的透明度；vmax:對colormap放縮的最大值；vmin:對colormap放縮的最小值；8；3D繪圖函數(shù)-surf程序代碼：importnumpyasnpfrommayaviimportmlabdeff(x,y):returnnp.sin(x-y)+np.cos(x+y)x,y=np,mgrid[-7?:7.05:0,1,-5,:5,05:0,05]s=mlab*surf(x^y』f)mlab*show()代碼運行結(jié)果：3D繪圖函數(shù)-contour3d函數(shù)形式：contour3d(scalars,…)contour3d(x,y,z,scalars；-)網(wǎng)格上的數(shù)據(jù)用三維數(shù)據(jù)表示，X,丫，Z是三維坐標(biāo)改變物體的外觀FileEdrtFormatSkinOptions癡rxfc*Helpimpartnumpyasnpfrommayaviimportmlab#速立數(shù)據(jù)Xjy=np.mgrid[-10:10:200jj-10:10:266g]z=lee*np.sin(x*y)/(x*y)#對數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化mlab*figure(bgcolor=(lja1))|surf=mlab.surfCZjcolormaps'ccol1)#更新視網(wǎng)并顯示出來mlab,show()Ut:&0*0程序運行結(jié)果:4.4Ut:&0*0程序運行結(jié)果:4.4鼠標(biāo)選取操作鼠標(biāo)選取：on_mouse_pick(callback,type=Type:'point','cell'orButton:'Left','Middle'or'Right'on_mouse_pick(callback,type=Type:'point','cell'orButton:'Left','Middle'or'Right''point',Button='Left',Remove=False)'world'Remove值為True則callbactk函數(shù)不起作用第五節(jié)Mayavi可視化實例實例1:Dragon繪制importtarfile件讀取tar壓縮文件dragon_tar_file=tarfile.open(1dragon,tar.gz1)try：os.mkdir('dragon_datat)except:passdragon_tar_file>extractall(1dragon_data1)dragon_tar_file*close()實例運行結(jié)果:二MayaviScene1一□X?茵置由圉笛窗宵圖北M小片實例二：Canyon地形可視化1.處理地形數(shù)據(jù)：importnumpyasnpdata=np*fromstring(hgtj1>i2')data.shape=(3601j3601)data=data,astype(npafloat32)data=data[:1000j900:1900]data[data==-32768]=data[data>?].min().渲染地形數(shù)據(jù).清空內(nèi)存、創(chuàng)建窗口程序運行結(jié)果：第六節(jié)Tra依基礎(chǔ)Trait屬性的功能Trait庫為Python對象的屬性增加了類型定義功能。同時還提供了以下功能：.初始化：每個Trait屬性都有自己的默認(rèn)值；.驗證：Trait屬性有明確的類型定義，滿足定義的值才能賦值給屬性；.代理：Trait屬性值可以代理給其他對象的屬性；.監(jiān)聽：Trait屬性值發(fā)生變化時，運行事先指定的函數(shù)；.可視化：擁有Trait屬性的對象，可生成編輯Trait屬性的界面；Event和button屬性Event屬性功能：當(dāng)任何值對Event屬性賦值時；不存儲屬性值，所賦值將會被忽略；如果試圖獲取屬性值會產(chǎn)生異常。button屬性：具備Event事件處理功能通過TraitsUI庫,自動生成界面中的按鈕控件TraitsUI與Mayavi應(yīng)用實例建立mayavi窗口步驟1、建立從HasTraits繼承的類建立MlabSceneModel場景實例scene建立View視圖定義—init__函數(shù)，生成數(shù)據(jù)2、建立類的實例，調(diào)用con巾gure_traits()方法實例：＞園因國圖國國鯉目「永兇kJ6.4基于交互控制的Mayavi窗口框架步驟1、定義從HasTraits繼承的類定義窗口中的變量定義監(jiān)聽函數(shù)、更新視圖繪制定義視圖的布局2、調(diào)用configure_traits()第七節(jié)ScipySciPy擬合與優(yōu)化-optimizeoptimize模塊提供了許多數(shù)值優(yōu)化算法，可以實現(xiàn).非線性方程組求解.數(shù)據(jù)擬合.函數(shù)最小值SciPy插?-interpolate模塊提供了許多對數(shù)據(jù)進(jìn)行插值運算的函數(shù)：.B樣條曲線插值.外推.Spline擬合(UnivariateSpline插值運算).二維插值運算等SciPy線性代數(shù)-linalgNumpy和SciPy^B提供了線性代數(shù)函數(shù)庫linalg,SciPy更為全面：.解線性方程組.最小二乘解.特征值和特征向量.奇異值分解Scipy可視化實例---凸包的二維/三維可視化凸包：指N維空間中的一個區(qū)域，該區(qū)域中任意兩點之間的線段都完全被包含在該區(qū)域之中，二維平面上的凸多邊形就是典型的凸包。程序代碼：>>importnumpyasnp>>np,random.seed(42)>>points2d=np.random*rand(10j2)>>fromsc