如何更改 Matplotlib 3d 旋转（mplot3d）的鼠标交互风格？

Question

我绘制了一个 3D 图并使用quiver绘制了 x、y 和 z 轴。

在 matplotlib 的交互式绘图中，我可以拖动和旋转 3D 绘图，但存在一个问题：

当我拖动绘图时，Z 轴似乎被限制在一个平面上。 无论我如何拖动绘图，Z轴都只能以有限的方式（在平面内）旋转，而X轴和Y轴可以自由旋转。

我的问题是：这是 matplotlib 的限制，还是有任何方法可以配置如何旋转 x、y 和 z 轴？

任何建议表示赞赏。

附上一个最小的可重现示例以供参考：

from mpl_toolkits.mplot3d import Axes3D
import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np


n_radii = 8
n_angles = 36

# Make radii and angles spaces (radius r=0 omitted to eliminate duplication).
radii = np.linspace(0.125, 1.0, n_radii)
angles = np.linspace(0, 2*np.pi, n_angles, endpoint=False)

# Repeat all angles for each radius.
angles = np.repeat(angles[..., np.newaxis], n_radii, axis=1)

# Convert polar (radii, angles) coords to cartesian (x, y) coords.
# (0, 0) is manually added at this stage,  so there will be no duplicate
# points in the (x, y) plane.
x = np.append(0, (radii*np.cos(angles)).flatten())
y = np.append(0, (radii*np.sin(angles)).flatten())

# Compute z to make the pringle surface.
z = np.sin(-x*y)

fig = plt.figure()
ax = fig.gca(projection='3d')

ax.plot_trisurf(x, y, z, linewidth=0.2, antialiased=True)

steps = 100
theta = np.linspace(0, 2 * np.pi, steps)
r_max = 1.2
x = np.zeros_like(theta)
y = r_max * np.cos(theta)
z = r_max * np.sin(theta)
ax.plot(x, y, z, 'r')
ax.plot(y, x, z, 'g')
ax.plot(z, y, x, 'b')

scale = 1.08
ax.quiver((0,), (0), (0), 
          (0), (0), (r_max), color=('c'))
ax.text(0, 0, r_max * scale, 'Z Theta', weight='bold')

ax.quiver((0), (0), (0), 
          (0), (r_max), (0), color=('m'))
ax.text(0, r_max * scale, 0, 'Y', weight='bold')

ax.quiver((0), (0), (0), 
          (r_max), (0), (0), color=('y'))
ax.text(r_max * scale, 0, 0, 'X', weight='bold')


plt.show()

Answer 1

我的第一个建议是这个。

但如果这根本不可能，我找到了一个可行的解决方案。

_on_move中的Axes3D方法负责处理鼠标事件并旋转绘图。

正如你所看到的，这个函数只考虑方位角和仰角。 这就是为什么它的行为方式如此。

可以重新绑定默认_on_move如在mouse_init()的构造函数中调用的方法mouse_init()中Axes3D 。

假设我们的自定义鼠标交互样式定义在

def _my_on_move(self, event):
    print('my custom mouse style', event)

这不起作用：

ax._on_move = _my_on_move

因为_my_on_move是一个函数，但我们需要它是一个绑定方法，以便self可用。 该解决方案是结合该功能的方法，这将详细描述这里：

import types
ax._on_move = types.MethodType(_my_on_move, ax)

并重新运行鼠标初始化：

ax.mouse_init()

这部分在原_on_move将设置elev和azim然后用于通过get_proj()设置中所使用的变换矩阵figure.canvas.draw_idle()

self.elev = art3d._norm_angle(self.elev - (dy/h)*180)
self.azim = art3d._norm_angle(self.azim - (dx/w)*180)
self.get_proj() 
self.figure.canvas.draw_idle()

不知何故，我们必须潜入修改后的变换矩阵。 我不知道是否有更好的办法，但我们可以只通过在修改的值elev和azim 。

既然我们想要更智能的东西，我们应该切换到四元数。 我建议使用transformations.py，但也有一个来自Blender的名为mathutils的模块，工作正常。

现在到有趣的部分：

您必须获取当前视图（当前转换矩阵）并根据鼠标移动对其进行旋转。 然后提取相当于elev和azim从旋转矩阵。 有趣的任务，一些数学，但应该是可能的。

但我会把它留给别人:)

也许在 VTK 的 交互器或 Blender 的 交互器中发现了一些灵感。

如果您想尝试 Mayavi / VTK 的交互器：

pip install mayavi （或pip3 install mayavi取决于您的版本和虚拟环境）。

然后运行

from mayavi import mlab
from tvtk.api import tvtk

for i in [tvtk.InteractorStyleTerrain(),
          tvtk.InteractorStyleJoystickActor(),
          tvtk.InteractorStyleTrackballActor(),
          tvtk.InteractorStyleTrackball()]:

    mlab.test_surf()
    fig = mlab.gcf()
    fig.scene.interactor.interactor_style = i
    mlab.show()