将散点图与曲面图相结合

Question

如何在保持表面图透明的同时，将3D散点图与3D曲面图结合起来，以便仍然能够看到所有的点？

- xelda_serve

Answer 1

要在同一张图中组合不同类型的绘图，您应该使用函数

plt.hold(True)。

以下代码绘制了一个3D散点图和一个3D曲面图：

from mpl_toolkits.mplot3d import *
import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np
from random import random, seed
from matplotlib import cm


fig = plt.figure()
ax = fig.gca(projection='3d')               # to work in 3d
plt.hold(True)

x_surf=np.arange(0, 1, 0.01)                # generate a mesh
y_surf=np.arange(0, 1, 0.01)
x_surf, y_surf = np.meshgrid(x_surf, y_surf)
z_surf = np.sqrt(x_surf+y_surf)             # ex. function, which depends on x and y
ax.plot_surface(x_surf, y_surf, z_surf, cmap=cm.hot);    # plot a 3d surface plot

n = 100
seed(0)                                     # seed let us to have a reproducible set of random numbers
x=[random() for i in range(n)]              # generate n random points
y=[random() for i in range(n)]
z=[random() for i in range(n)]
ax.scatter(x, y, z);                        # plot a 3d scatter plot

ax.set_xlabel('x label')
ax.set_ylabel('y label')
ax.set_zlabel('z label')

plt.show()

结果：

您可以在此处查看一些带有3D图的其他示例：
http://matplotlib.org/mpl_toolkits/mplot3d/tutorial.html

我将表面绘图的颜色从默认更改为了“hot”颜色映射，以区分两个图的颜色 - 现在，可以看到表面绘图覆盖了散点图，而不受顺序的影响...

编辑：为解决这个问题，应该在表面绘图的颜色映射中使用透明度；添加以下代码： Transparent colormap 并更改以下行：

ax.plot_surface(x_surf, y_surf, z_surf, cmap=cm.hot);    # plot a 3d surface plot

到

ax.plot_surface(x_surf, y_surf, z_surf, cmap=theCM);

我们得到：

- sissi_luaty

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一个解决方法是（手动）将散点图中的数据分成两半（平面上方的数据和平面下方的数据），然后按正确顺序绘制这三个部分。请参见https://dev59.com/2mUq5IYBdhLWcg3wEcNY#14825951。 - tacaswell

如果您需要真正的3D渲染，请查看Enthought的Mayavi。http://code.enthought.com/projects/mayavi/ - tacaswell

@tcaswell 我注意到即使改变图形的顺序，表面总是出现在最上面，这很奇怪...（zorder也不起作用）这就是为什么我选择使用透明度的原因。 - sissi_luaty

hold已被弃用，matplotlib 2.2中的默认行为为hold(True)。请参阅https://matplotlib.org/api/api_changes.html进行更新。 - Yuri Feldman

似乎zorder参数仍然适用于3D线条。这有点混乱，但我已经通过迭代点并将它们单独绘制为从点到自身的线条，在表面图的顶部绘制了散点图。 - RGWinston

Answer 2

使用来自这个answer的代码；而不是通过cmap=theCM命令来设置透明度，更容易调整alpha值。

ax.plot_surface(x_surf, y_surf, z_surf, cmap=cm.hot, alpha=0.2)

- StevilP

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我想知道是否有类似alpha的东西，你的评论让这一点显而易见！ - bzm3r

有人知道如何使散点图的点亮而可见，而不需要设置低透明度吗？ - Aerinmund Fagelson

一位matplotlib开发者撰写的帖子：这是mplot3d的已知限制。它不是真正的3D渲染工具包，而是受到matplotlib分层引擎的限制。每个艺术家都有一个单独的zorder值，确定艺术家和集合绘制的顺序。因此，在一般情况下，混合3D场景的渲染是不可能的，因为表面艺术家或散点艺术家必须在另一个之前绘制。 - Baumann

Answer 3

如其他人所述，如果您想要一个透明的3D图形，只需提供alpha参数：

  # elve, azim are custom viewpoint/angle
  ax = plt.axes(projection='3d', elev=35, azim=-125) 
  ax.plot_surface(x, y, z, alpha=0.7)
  ax.plot(scatter_x, scatter_y, scatter_z, 'b.', markersize=10, label='top')

这将会给出：

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如果您想在三维图形上方绘制点，请使用 zorder。例如，以下代码将生成：

  ax = plt.axes(projection='3d', elev=35, azim=-125)
  ax.plot_surface(x, y, z, cmap=plt.cm.coolwarm, linewidth=0.1, zorder=1)
  ax.plot(scatter_x, scatter_y, scatter_z, 'b.', markersize=10, label='top', zorder=4)

- Iman Mirzadeh