使用离散的 3D 点在 R 中绘制 3D 体积图

Posted 2023-02-18

【中文标题】使用离散的 3D 点在 R 中绘制 3D 体积图

【英文标题】：Plotting a 3D volume plot in R using discrete 3D points

【发布时间】：2021-05-14 10:21:35

【问题描述】：

我正在尝试在 R 中创建一个体积图，以显示 3D 空间中点的平滑密度。我目前正在使用 plotly 与 scatter3D 进行绘图。

  df = data.frame(a = sample(seq(.5,.8,.001),100), 
              b = sample(seq(0,.5,.001),100), 
              c = sample(seq(0,.3,.001),100), 
              value = sample(seq(0,1,.01),100))


plot_ly(df, x = ~a, y = ~b, z = ~c, type = 'scatter3d')

将类型设置为“mesh3d”可以将这些点连接为 3d 空间中的表面。

  plot_ly(df, x = ~a, y = ~b, z = ~c, type = 'mesh3d')

但是，尝试将类型设置为“体积”每次都会给我一个空白图。

  plot_ly(df, x = ~a, y = ~b, z = ~c, value = ~value, type = 'volume', 
          isomin = 0, isomax = 1, opacity = 1)

文档在这里：https://plotly.com/r/reference/volume/ 并指定：

在 iso-min 和 iso-max 值之间绘制体积轨迹，坐标由四个一维数组给出，这些数组包含均匀或非均匀的每个顶点的value、x、y 和 z统一的 3-D 网格。也可以使用此轨迹绘制水平或垂直切片、大写字母以及 iso-min 和 iso-max 值之间的空间框架。

plotly 的 python 版本提供了一个示例：https://plotly.com/python/3d-volume-plots/ 但我不知道我在哪里错过了到 R 的转换。我已经包含了体积图的额外值维度，但它似乎没有做任何事。

【参考方案1】：

与 plotly 的文档中指出您可以使用非均匀网格和体积不同，实际上不可能使用 isomin 和 isomax 绘制 3d 体积。有一个不均匀的坐标会使整个图无效。我为同样的问题苦苦挣扎了很久，想知道为什么我的情节总是空白。

为了演示，首先创建一个具有统一网格的图。例如，使用您链接的资源中的 Python 示例：https://plotly.com/python/3d-volume-plots/。 （不管是 Python API，渲染绘图与语言无关）。

import plotly.graph_objects as go
import numpy as np
X, Y, Z = np.mgrid[-8:8:40j, -8:8:40j, -8:8:40j]
values = np.sin(X*Y*Z) / (X*Y*Z)

fig = go.Figure(data=go.Volume(
    x=X.flatten(),
    y=Y.flatten(),
    z=Z.flatten(),
    value=values.flatten(),
    isomin=0.1,
    isomax=0.8,
    opacity=0.1, # needs to be small to see through all surfaces
    surface_count=17, # needs to be a large number for good volume rendering
    ))
fig.show()

这应该显示一个情节。接下来，改变一个点的坐标：

X[0, 0, 0] += 1

还有 tada：它不再起作用并显示一个空的情节。