matplotlib 在3D图中绘制所有三个轴上的分布等高线

vxbzzdmp  于 2023-05-01  发布在  其他
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我有一个三维空间中的点云,并估计了这些点上的一些分布(也是在三维空间中;使用kernel density estimation,尽管这与此问题无关)。我想将该分布的投影绘制为所有三个轴(x,y和z)上的等高线图。对于z轴(即,即投影到到处具有相同z坐标平面上):

import numpy as np
import scipy as sp
import scipy.stats
import matplotlib.pyplot as plt
from mpl_toolkits.mplot3d import axes3d

# generate some points of a 3D Gaussian
points = np.random.normal(size=(3, 50))

# do kernel density estimation to get smooth estimate of distribution
# make grid of points
x, y, z = np.mgrid[-4:4:100j, -4:4:100j, -4:4:100j]
kernel = sp.stats.gaussian_kde(points)
positions = np.vstack((x.ravel(), y.ravel(), z.ravel()))
density = np.reshape(kernel(positions).T, x.shape)

# now density is 100x100x100 ndarray

# plot points
ax = plt.subplot(projection='3d')
ax.plot(points[0,:], points[1,:], points[2,:], 'o')

# plot projection of density onto z-axis
plotdat = np.sum(density, axis=2)
plotdat = plotdat / np.max(plotdat)
plotx, ploty = np.mgrid[-4:4:100j, -4:4:100j]
ax.contour(plotx, ploty, plotdat, offset=-4)

ax.set_xlim((-4, 4))
ax.set_ylim((-4, 4))
ax.set_zlim((-4, 4))

但是,在Matplotlib中似乎没有实现对其他轴执行此操作。如果我使用this example中概述的方法,并指定一个zdir关键字参数:

# plot projection of density onto x-axis
plotdat = np.sum(density, axis=0)
plotdat = plotdat / np.max(plotdat)
ploty, plotz = np.mgrid[-4:4:100j, -4:4:100j]
ax.contour(ploty, plotz, plotdat, offset=-4, zdir='x')

轮廓的生成是“沿着另一个切片”完成的,也就是说:

而我想要这样的东西(糟糕的绘画技巧;希望思路清晰):

我想到的一个选择是沿着默认的zdir='z'生成轮廓,然后在3D空间中旋转生成的曲线,但我不知道如何实现这一点。我将非常感谢任何指针!

yb3bgrhw

yb3bgrhw1#

我试图通过将沿着轴求和计算的数据与np.mgrid创建的网格混合来修改等高线图。我计算了沿着轴的密度之和,我想在轴上得到轮廓。如下所示:

# plot projection of density onto z-axis
plotdat = np.sum(density, axis=2)
plotdat = plotdat / np.max(plotdat)
plotx, ploty = np.mgrid[-4:4:100j, -4:4:100j]
ax.contour(plotx, ploty, plotdat, offset=-4, zdir='z')

#This is new
#plot projection of density onto y-axis
plotdat = np.sum(density, axis=1) #summing up density along y-axis
plotdat = plotdat / np.max(plotdat)
plotx, plotz = np.mgrid[-4:4:100j, -4:4:100j]
ax.contour(plotx, plotdat, plotz, offset=4, zdir='y')

#plot projection of density onto x-axis
plotdat = np.sum(density, axis=0) #summing up density along z-axis
plotdat = plotdat / np.max(plotdat)
ploty, plotz = np.mgrid[-4:4:100j, -4:4:100j]
ax.contour(plotdat, ploty, plotz, offset=-4, zdir='x')
#continue with your code

不幸的是,我对内核密度估计不是很熟悉,所以我希望我没有理解完全错误的东西,但是如果你添加上面的几行代码,生成的结果看起来与你的花式绘画图片类似:)

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