MayaVi中指定3D点的绝对颜色

Question

我正在使用MayaVi Python库绘制3D点，使用points3d类。 文档指定每个点的颜色通过第四个参数s进行指定:

此外，您可以传递一个与x、y和z形状相同的第四个数组s，为每个点提供关联的标量值，或者返回标量值的函数f(x, y, z)。该标量值可用于调制点的颜色和大小。

这为每个点指定了一个标量值，将该点映射到颜色映射中，例如copper，jet或hsv。例如，从他们的文档中:

import numpy
from mayavi.mlab import *

def test_points3d():
    t = numpy.linspace(0, 4*numpy.pi, 20)
    cos = numpy.cos
    sin = numpy.sin

    x = sin(2*t)
    y = cos(t)
    z = cos(2*t)
    s = 2+sin(t)

    return points3d(x, y, z, s, colormap="copper", scale_factor=.25)

给出：

相反，我想指定每个点的实际值作为 (r, g, b) 元组。在 MayaVi 中是否可能？我已经尝试用元组数组替换 s，但是会抛出错误。

- Bill Cheatham

Answer 1

在今天大部分时间里苦苦挣扎后，我找到了一种相对简单的方法来实现问题所要求的——为每个点指定一个RGB元组。关键是只需定义一个颜色映射，其条目数与要绘制的点数完全相同，然后将参数设置为索引列表。

# Imports
import numpy as np
from mayavi.mlab import quiver3d, draw

# Primitives
N = 200 # Number of points
ones = np.ones(N)
scalars = np.arange(N) # Key point: set an integer for each point

# Define color table (including alpha), which must be uint8 and [0,255]
colors = (np.random.random((N, 4))*255).astype(np.uint8)
colors[:,-1] = 255 # No transparency

# Define coordinates and points
x, y, z = colors[:,0], colors[:,1], colors[:,2] # Assign x, y, z values to match color
pts = quiver3d(x, y, z, ones, ones, ones, scalars=scalars, mode='sphere') # Create points
pts.glyph.color_mode = 'color_by_scalar' # Color by scalar

# Set look-up table and redraw
pts.module_manager.scalar_lut_manager.lut.table = colors
draw()

- Cliff Kerr

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对于想在除了箭头图之外的其他类型图上执行此操作的任何人来说，重要的是倒数第二行；也就是说，您也可以执行 surf.module_manager.scalar_lut_manager.lut.table = colors。 - RolKau

Answer 2

我找到了一种更好的方法来直接设置颜色。

你可以很容易地创建自己的直接查找表（LUT）。假设我们想要256 ** 3的粒度：

#create direct grid as 256**3 x 4 array 
def create_8bit_rgb_lut():
    xl = numpy.mgrid[0:256, 0:256, 0:256]
    lut = numpy.vstack((xl[0].reshape(1, 256**3),
                        xl[1].reshape(1, 256**3),
                        xl[2].reshape(1, 256**3),
                        255 * numpy.ones((1, 256**3)))).T
    return lut.astype('int32')

# indexing function to above grid
def rgb_2_scalar_idx(r, g, b):
    return 256**2 *r + 256 * g + b

#N x 3 colors. <This is where you are storing your custom colors in RGB>
colors = numpy.array([_.color for _ in points])

#N scalars
scalars = numpy.zeros((colors.shape[0],))

for (kp_idx, kp_c) in enumerate(colors):
    scalars[kp_idx] = rgb_2_scalar_idx(kp_c[0], kp_c[1], kp_c[2])

rgb_lut = create_8bit_rgb_lut()

points_mlab = mayavi.mlab.points3d(x, y, z, scalars, mode='point')

#magic to modify lookup table 
points_mlab.module_manager.scalar_lut_manager.lut._vtk_obj.SetTableRange(0, rgb_lut.shape[0])
points_mlab.module_manager.scalar_lut_manager.lut.number_of_colors = rgb_lut.shape[0]
points_mlab.module_manager.scalar_lut_manager.lut.table = rgb_lut

- eqzx

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非常感谢您提供这个通用的优秀答案！ - Howard GENG

Answer 3

您可以使用 RGB 查找表，并使用任何逻辑将您的 RGB 值映射到它上面。以下是一个简单的示例：

import numpy, random
from mayavi.mlab import *

def cMap(x,y,z):
    #whatever logic you want for colors
    return [random.random() for i in x]

def test_points3d():
    t = numpy.linspace(0, 4*numpy.pi, 20)
    cos = numpy.cos
    sin = numpy.sin

    x = sin(2*t)
    y = cos(t)
    z = cos(2*t)
    s = cMap(x,y,z)

    return points3d(x, y, z, s, colormap="spectral", scale_factor=0.25)

test_points3d()

我不知道你想要什么颜色方案，但是你可以评估x、y、z的位置，并返回对应于所寻求的rgb值的任何标量。

- Chrismit

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有没有一种方法可以生成任意的0-255 RGB值，而不需要指定一个具有256x256x256个值的唯一颜色映射？换句话说，在您的解决方案中，是否有一种方式来表征反Spectral()函数，其中Spectral()是一个定义域为[0,1]，范围为0-255、0-255、0-255的函数？这种行为一直让我感到恼火，我已经看到一些应用程序绕过了它（例如vtk程序trackvis，其所有者拒绝向我发布源代码，以便我可以看到他是如何做到的）。 - aestrivex

您可以探索 mayavi.core.lut_manager，特别是在其中的 pylab_luts，以查看它们是如何构建的（并且可能会构建自己并分配它具有所需行为）。 - Chrismit

我已经尝试过这些。使用自定义LUT来指定所需的颜色方案远不如为每个顶点指定唯一的RGB值（其中指定了标量）那么通用。从计算上讲，这并不正确，因为可以指定一个具有256x256x256个值的LUT，唯一地定义RGB颜色谱。但实际上这将是一件非常麻烦的事情。我认为这个问题的正确答案是“抱歉，没有正确的方法来解决这个问题。” - aestrivex

这让我有点哭。还有其他的软件包可以实现这个吗？ - Andreas Mueller

我同意Andreas的观点，我也采取了fetas的立场，并在意识到API没有任何清晰/默认的自定义颜色方式后开始哭泣。这是我的解决方案：http://stackoverflow.com/questions/24471210/how-to-draw-a-color-image-in-mayavi-imshow - Simon Streicher

Answer 4

现在，只需使用color参数即可完成此操作。

from mayavi import mlab
import numpy as np

c = np.random.rand(200, 3)
r = np.random.rand(200) / 10.

mlab.points3d(c[:, 0], c[:, 1], c[:, 2], r, color=(0.2, 0.4, 0.5))

mlab.show()

- Nico Schlömer