在 matplotlib 中為 3D 曲線着色

Question

我有 4 個長度為n的數組x 、 y 、 z和T ，我想使用matplotlib繪制 3D 曲線。 (x, y, z)是點位置， T是每個點的值（以顏色繪制），例如每個點的溫度。 我該怎么做？

示例代碼：

import numpy as np
from matplotlib import pyplot as plt

fig = plt.figure()
ax = fig.gca(projection='3d')
n = 100
cmap = plt.get_cmap("bwr")
theta = np.linspace(-4 * np.pi, 4 * np.pi, n)
z = np.linspace(-2, 2, n)
r = z**2 + 1
x = r * np.sin(theta)
y = r * np.cos(theta)
T = (2*np.random.rand(n) - 1)  # All the values are in [-1, 1]

我在網上找到的：

• 可以將cmap與scatter一起使用，如文檔和此 stackoverflow 問題中所示

ax = plt.gca()
ax.scatter(x, y, z, cmap=cmap, c=T)

問題是scatter是一組點，而不是曲線。

• 在這個 stackoverflow 問題中，解決方案分為n-1區間，每個區間我們使用不同的顏色，例如

t = (T - np.min(T))/(np.max(T)-np.min(T))  # Normalize
for i in range(n-1):
    plt.plot(x[i:i+2], y[i:i+2], z[i:i+2], c=cmap(t[i])

問題是每個段只有一種顏色，但應該是漸變色。 甚至沒有使用最后一個值。

有用的鏈接：

• Matplotlib - 顏色圖
• Matplotlib - 教程 3D

Answer 1

在這種情況下，您可能需要使用Line3DCollection 。 這是食譜：

1. 從您的坐標數組創建線段。
2. 創建一個Line3DCollection對象。
3. 將該集合添加到軸。
4. 設置軸限制。

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
from mpl_toolkits.mplot3d.art3d import Line3DCollection
from matplotlib.cm import ScalarMappable
from matplotlib.colors import Normalize

def get_segments(x, y, z):
    """Convert lists of coordinates to a list of segments to be used
    with Matplotlib's Line3DCollection.
    """
    points = np.ma.array((x, y, z)).T.reshape(-1, 1, 3)
    return np.ma.concatenate([points[:-1], points[1:]], axis=1)

fig = plt.figure()
ax = fig.add_subplot(projection='3d')
n = 100
cmap = plt.get_cmap("bwr")
theta = np.linspace(-4 * np.pi, 4 * np.pi, n)
z = np.linspace(-2, 2, n)
r = z**2 + 1
x = r * np.sin(theta)
y = r * np.cos(theta)
T = np.cos(theta)

segments = get_segments(x, y, z)
c = Line3DCollection(segments, cmap=cmap, array=T)
ax.add_collection(c)
fig.colorbar(c)

ax.set_xlim(x.min(), x.max())
ax.set_ylim(y.min(), y.max())
ax.set_zlim(z.min(), z.max())
plt.show()