如何用plotly绘制椭球

Posted 2023-02-14

【中文标题】如何用plotly绘制椭球

【英文标题】：How to draw ellipsoid with plotly

【发布时间】：2016-06-19 16:41:26

【问题描述】：

有没有办法用 plotly 3D 绘制像椭球这样的表面？

目前文档中只讨论了 z=f(x,y) 形式的表面。还有Mesh 3D，但我没有找到它的例子。似乎可以手动对椭球进行三角剖分，然后使用 Mesh 得到椭球，但这对我来说似乎有点困难。有没有更好的办法？

【参考方案1】：

好吧，这比我想象的要容易。有alphahull 选项要求自动计算相应的三角剖分。

from plotly.offline import iplot, init_notebook_mode
from plotly.graph_objs import Mesh3d
from numpy import sin, cos, pi

# some math: generate points on the surface of ellipsoid

phi = np.linspace(0, 2*pi)
theta = np.linspace(-pi/2, pi/2)
phi, theta=np.meshgrid(phi, theta)

x = cos(theta) * sin(phi) * 3
y = cos(theta) * cos(phi) * 2
z = sin(theta)

# to use with Jupyter notebook

init_notebook_mode()

iplot([Mesh3d(
                'x': x.flatten(), 
                'y': y.flatten(), 
                'z': z.flatten(), 
                'alphahull': 0
)])

这是 R 版本：

library(pracma)
theta <- seq(-pi/2, pi/2, by=0.1)
phi <- seq(0, 2*pi, by=0.1)
mgrd <- meshgrid(phi, theta)
phi <- mgrd$X
theta <-  mgrd$Y
x <- cos(theta) * cos(phi) * 3
dim(x) <- NULL
y <- cos(theta) * sin(phi) * 2
dim(y) <- NULL
z <- sin(theta) * scale
dim(z) <- NULL

ell <- cbind(x, y, z)

ell <- setNames(ell, c('x', 'y', 'z'))

library(plotly)
p <- plot_ly(as.data.frame(ell), x=x, y=y, z=z, type='mesh3d', alphahull = 0)

p %>% layout(scene = list(aspectmode = 'data'))

---

编辑：也可以使用type='surface' 生成参数图：在这种情况下，必须提供二维x 和y。

library(plotly)
library(pracma)
mgrd <- meshgrid(seq(-pi, pi, length.out = 100), seq(-pi/2, pi/2, length.out = 100))
U <- mgrd$X
V <- mgrd$Y
frame <- list(x=cos(V)*cos(U)*3, y=cos(V)*sin(U)*2, z=sin(V))
plot_ly(frame, type='surface', x=x, y=y, z=z, showlegend=F, showscale=F,
        colorscale=list(list(0, 'blue'), list(1, 'blue')))

【讨论】：

哇。我回来时以为这会比我的投票更多，但发现有人在没有解释的情况下投了反对票。

@42-，这是因为你的答案有图片，而我的没有。 :)

你的形象现在好多了。而且您的代码看起来处于“更高”的抽象级别。我很高兴你保持幽默感。

【参考方案2】：

假设椭圆体由公式(X-c)'A(X-c) = r 给出。

library(Rvcg)
sphr <- vcgSphere()
library(rgl)
ell <- scale3d(transform3d(sphr, chol(A)), r, r, r)
vs <- ell$vb[1:3,] + c
idx <- ell$it - 1
library(plotly)
p <- plot_ly(type="mesh3d",
  x = vs[1,], y = vs[2,], z = vs[3,],
  i = idx[1,], j = idx[2,], k = idx[3,],
  opacity = 0.3) 

【参考方案3】：

为什么不在椭圆体上的数学项目中解出这个方程中的 z：

require(plotly)
a=5; b=7; c=9
x=rep(seq(-10,10,by=1), each=21)
y=rep( seq(-10,10,by=1), times=21)
z <- c^2*sqrt(1-x^2/a^2-y^2/b^2)
#Warning message:
#In sqrt(1 - x^2/a^2 - y^2/b^2) : NaNs produced

 plot_ly(z = matrix(z,21,21), type = "surface")

【讨论】：

是的，我想过，但我不需要半个椭球体，而是整个椭球体。我不确定，是否可以使用表面图创建两个半椭圆体（可能是），但恐怕它不会像 Mesh 3d 椭圆体那么好（表面图在表面几乎垂直的情况下可能会很奇怪切平面）。

你的答案显然更好。你应该给自己打勾。我想知道是否有办法将 Mesh3d 调用嵌入到 R 接口中，但目前这超出了我的能力范围。

最后，我找到了一个你和我的线性组合的答案：使用type="surface"，但提供二维x 和y 并以这种方式获得参数图。 （请参阅我的答案的更新。）

强大的工作。几天后，我希望我能记得回来并添加赏金，以便您的工作能够得到适当的认可。