三维可视化课程实验-TVTK部

TVTK部分第一节创建一个基本三维对象CubeSource对象>>fromtvtk.apiimporttvtk>>s=tvtk.CubeSource(x_length=1.0jy_length=2.0jz_length：>>print(s)vtkCubeSource(0000028E98EA6AA0)Debug:OffModifiedTime:96ReferenceCount:2RegisteredEvents:RegisteredObservers:vtkObserver(0000028E9A6FC3F0)aEvent:33EventName:ModifiedEventTvtk库的基本三维对家三维对象说明：CubeSource立方体三维对象数据源ConeSource圆锥三维对象数据源CylinderSource圆柱三维对象数据源ArcSource圆弧三维对象数据源ArrowSource箭头三维对象数据源示例：显示一个长方体fromtvtk.apiimporttvtk创建一个长方体数据源，并员同时设置其长宽高s=tvtk.CubeSource(x_length=l.0jy_length=2.0jz_length=3.6使用PolyDat日Mapper将数据转换为图形数据m=tvtk.PolyDataMapper(inputconnection=s.outputport)创建一个Actora=tvtk.Actor(mapper=m)创建一个Renderer,将Actor添加进去r=tvtk.Renderer(background=(0,露0))r,add_actcr(a)创建一个Renderldindow(窗口)，将RendErer添加进去w=tvtk.RenderWindow(size=(3e0j399))w.add_renderer(r)创建一个Renderldindow工nteractor(窗口的交互工具)i=tvtk.RenderWindowInteractor(render_window=w)开启交互一i.initialize()i.start()第二节TVTK的管线理解TVTK的管线TVTK对象说明：CubeSource通过程序内部计算输出一组描述长方体的数据(PolyData)PolyDataMapperPolyData通过该映射器将数据映射为图形数据(mapper)用ivtk工具观察管线使用ivtk显示立方体的程序：fromtvtk.apiimporttvtkfromtvtk.toolsimportivtkfrompyface.apiimportGUIs=tvtk.CubeSource(x_length=l.Qjy_length=2,ejz_length=3.0)m=tvtk.PolyDataMapper(input_connection=s.output_port)a=tvtk.Actor(mapper=m)#创建一个带Crust(PythonShell)的窗口gui=GUI()win=ivtk.IVTKWithCrustAndBrowser()win.open()win.scene.add_actor(a)#开始界面消息循环gui.start_event_loop()程序运行结果：程序运行结果：场景史EditpropertiesSceneLightsXBack：n-i：iiirLil：Fore：p-uutliI：Jpegquality：Farall已工prujecticm：DieablererLiler：0££EcreenrerLilering：Jpegpru：n-场景史EditpropertiesSceneLightsXBack：n-i：iiirLil：Fore：p-uutliI：Jpegquality：Farall已工prujecticm：DieablererLiler：0££EcreenrerLilering：Jpegpru：n-eeei¥e：旦Ma-zrii£icatiun：Antialia三in芸Eram2三：0208FullScreerLOKCancel第三节Mayavi库的使用3.1Mayavi库的基本元素Mayavi.mlab中的部分函数类别及说明：绘图函数：barchar、contour3d、contour_surf、flow、imshow、mesh、plot3d、points3d、quiver3d、surf、triangular_mesh图形控制函：clf、close、draw、figure、gcf、savefig、screenshot、sync_camera图形修饰函数：colorbar、scalarbar、xlabel、ylabel、zlabel相机控制函数：move、pitch、roll、view、yaw其他函数：animate、axes、get_engine、show、set_engineMlab管线控制：Open、set_vtk_src、adddataset、scalar_cut_planeMayaviAPI中的部分函数类别及说明：管线基础对象:Scene、Source、Filter、ModuleManager、Module、PipelineBase、Engine主视窗和UI对象：DecoratedScene、MayaviScene、SceneEditor、MlabSceneModel、EngineView、EngineRichView3.2绘图实例»>X=[[-1,1,1,-1,-1],[-1,1,1,-1,-1]]»>y=[[-i,-iJ-iJ-iJ-i]J[i,1,1,1,1]]»>z=[[3—HJi,i—H]>>>frommayaviimportmlab>>>s=mlab.mesh(Xjyjz)»>运行结果：实例二：fromnumpyimportpi3sin3cos』mgridfrommayaviimportmlab才建立数据dphijdtheta=pi/250.0,pi/250.0[phijtheta]=mgrid[Q:pi+dphi*l,5:dphij0:2*pi+dtheta*l,5:dtkm0=4;ml=3;m2=2;m3=3;m4=6;m5=2;m6=6;m7=r=sin(m0*phi)**ml+|cos(m2*phi)**m3+sin(m4*theta)**m5+x=r*sin(phi)*cos(theta)y=r*cos(phi)z=r*sin(phi)*sin(theta)才对该数据进行三维可视化s=mlab.mesh(Xjy3z)mlab*show。实例二运行结果：实例二运行结果：第四节基于Numpy数组的绘图函数mlab对Numpy建立可视化过程过程：1、建立数据源2、使用Filter（可选）3、添加可视化模块3D绘图函数-Points3d中的参数与说明：OpcityVtk：对象的整体透明度，该值为float型，默认为1.0；reset_zoom：对新加入场景数据的放缩进行重置。默认为True；resolution:符号的分辨率，如球体的细分数，该值为整型，默认为8；scale_factor:符号放缩的比例；scale_mode:符号的放缩模式，如vector、scalar、none；transparent:根据标量值确定actor的透明度；vmax:对colormap放缩的最大值；vmin:对colormap放缩的最小值；3D绘图函数-surf程序代码：importnumpyasnpfrommayaviimportmlabdeff(x,y):returnnp«sin(x-y)+np-cos(x+y)x,y=np,mgrid[-7,:7,05:0,lj-5,:5,05:0,05]5=mlab,surf(x,y,f)mlab«show()代码运行结果：4MayaviScene1—□X4国因囱画鬲回面图品园口宫3D绘图函数-contour3d函数形式：contour3d(scalars,…)contour3d(x,y,z,scalars,…)网格上的数据用三维数据表示，X,Y,Z是三维坐标。4.3改变物体的外观ex-quiverSd.py-C:\Tvtk\SV02\ex-quiver3d.py(3.6.0)FileEditFormatRumOptionsWindowHelpimportnumpyasnpfrommayaviimportmlab#建立数据Xjy=np.mgrid[-10:10:288jj-10:10:200j]z=ISO*np.sin(x*y)/(x*y)#对数据进行可视化mlab.figure(bgcolor=(11,1))mlab.surffz•calormaD=1cool1)4.4鼠标选取操作鼠标选取：on_mouse_pick(callback,type=‘point’,Button=‘Left’,Remove=False)Type:’point’,’cell’or‘world’Button:’Left’,’Middle’or‘Right’Remove:值为True则callbactk函数不起作用第五节Mayavi可视化实例实例1：Dragon绘制importtarfile#隹取tmr压缩文件dragon_tar_file=tarfile.open('dragon.tar.gz1)try:os.mkdir('dragon^data1)except:passdragon^tar^file.extractallC^ragon^data1)实例二：Canyon地形可视化.处理地形数据：importnumpyasnpdata=np.fromstring(hgtj'>i2')data.shape=(3G01,3601)data=data.astype(np.float32)data=data[:1080900:1908]data[data==-32768]=data[data>0].min().渲染地形数据.清空内存、创建窗口程序运行结果：Z-.la-raiSce.-ieZ-.la-raiSce.-ie4囱国图囱囱国与第六节Traits基础Trait属性的功能Trait库为Python对象的属性增加了类型定义功能。同时还提供了以下功能：.初始化：每个Trait属性都有自己的默认值；.验证：Trait属性有明确的类型定义，满足定义的值才能赋值给属性；.代理：Trait属性值可以代理给其他对象的属性；.监听：Trait属性值发生变化时，运行事先指定的函数；.可视化：拥有Trait属性的对象，可生成编辑Trait属性的界面；Event和button属性Event属性功能：当任何值对Event属性赋值时；不存储属性值，所赋值将会被忽略；如果试图获取属性值会产生异常。button属性：具备Event事件处理功能通过TraitsUI库,自动生成界面中的按钮控件TraitsUI与Mayavi应用实例

建立mayavi窗口步骤1、建立从HasTraits继承的类建立MlabSceneModel场景实例scene建立View视图定义__init__函数，生成数据2、建立类的实例，调用configure_traits()方法实例：6.4基于交互控制的Mayavi窗口框架步骤1、定义从HasTraits继承的类1.1定义窗口中的变量1.2定义监听函数、更新视图绘制1.3定义视图的布局2、调用configure_traits()第七节ScipySciPy拟合与优化-optimize0Ptimize模块提供了许多数值优化算法，可以实现.非线性方程组求解.数据拟合.函数最小值SciPy插值-interpolate模块提供了许多对数据进行插值运算的函数：1.B样条曲线插值2,外推.Spline拟合（UnivariateSpline插值运算）.二维插值运算等SciPy线性代数-linalgNumpy和SciPy都提供了线性代数函数库linalg,SciPy更为全面：.解线性方程组.最小二乘解.特征值和特征向量.奇异值分解Scipy可视化实例一凸包的二维/三维可视化凸包：指N维空间中的一个区域，该区域中任意两点之间的线段都完全被包含在该区域之中，二维平面上的凸多边形就是典型的凸包。程序代码：>>importnumpyasnp>>np.random.seed(42)>>pointsZd=np.random.rand(10j2)>>fromscipyimportspatial>>ch2d=spatial.ConvexHull(points2d)>>chzd.simplicesar