Matplotlib中Poly3DCollection图的透明度

Question

我正试图使用Python的Matplotlib库绘制一些对象。这些对象由使用plt.scatter()实现的点和使用Poly3DCollection实现的补丁组成。我希望补丁具有轻微透明度，以便可以看到补丁后面的点和边缘。

这是我已经生成的代码和绘图。似乎我已经接近成功，只是缺少透明度的功能。有没有人能为我提供建议？

from matplotlib import pyplot as plt
from mpl_toolkits.mplot3d.art3d import Poly3DCollection

fig = plt.figure()
ax = fig.add_subplot(111, projection='3d')

x = [0, 2, 1, 1]
y = [0, 0, 1, 0]
z = [0, 0, 0, 1]

vertices = [[0, 1, 2], [0, 1, 3], [0, 2, 3], [1, 2, 3]]

tupleList = list(zip(x, y, z))

poly3d = [[tupleList[vertices[ix][iy]] for iy in range(len(vertices[0]))] for ix in range(len(vertices))]
ax.scatter(x,y,z)
ax.add_collection3d(Poly3DCollection(poly3d, facecolors='w', linewidths=1, alpha=0.5))

plt.show()

- Chilichiller

Answer 1

我对原始代码进行了轻微修改，并成功实现了透明效果。看起来，Poly3DCollection的facecolors参数会覆盖透明度参数，因此解决方案是在单独的调用中设置颜色，可以使用Poly3DCollection.set_color或Poly3DCollection.set_facecolor：

from matplotlib import pyplot as plt
from mpl_toolkits.mplot3d.art3d import Poly3DCollection

fig = plt.figure()
ax = fig.add_subplot(111, projection='3d')

x = [0, 2, 1, 1]
y = [0, 0, 1, 0]
z = [0, 0, 0, 1]

vertices = [[0, 1, 2], [0, 1, 3], [0, 2, 3], [1, 2, 3]]

tupleList = zip(x, y, z)

poly3d = [[tupleList[vertices[ix][iy]] for iy in range(len(vertices[0]))] for ix in range(len(vertices))]
ax.scatter(x,y,z)
collection = Poly3DCollection(poly3d, linewidths=1, alpha=0.2)
face_color = [0.5, 0.5, 1] # alternative: matplotlib.colors.rgb2hex([0.5, 0.5, 1])
collection.set_facecolor(face_color)
ax.add_collection3d(collection)

plt.show()

有趣的是，如果您使用collection.set_edgecolor('k')明确设置边缘颜色，则边缘也将遵守透明度设置。

- Julian

Answer 2

我找到了一个不错的解决方法：在绘制数据后，再以相同颜色和较浅的线型重叠绘制另一个图。我使用Line3DCollection而不是 Poly3DCollection，因此不会绘制面部。结果看起来非常符合预期。

请参见下面的新图和创建它的脚本。

from matplotlib import pyplot as plt
from mpl_toolkits.mplot3d.art3d import Poly3DCollection, Line3DCollection

fig = plt.figure()
ax = fig.add_subplot(111, projection='3d')

x = [0, 2, 1, 1]
y = [0, 0, 1, 0]
z = [0, 0, 0, 1]

vertices = [[0, 1, 2], [0, 1, 3], [0, 2, 3], [1, 2, 3]]

tupleList = list(zip(x, y, z))

poly3d = [[tupleList[vertices[ix][iy]] for iy in range(len(vertices[0]))] for ix in range(len(vertices))]
ax.scatter(x,y,z)
ax.add_collection3d(Poly3DCollection(poly3d, facecolors='w', linewidths=1, alpha=0.5))
ax.add_collection3d(Line3DCollection(poly3d, colors='k', linewidths=0.2, linestyles=':'))

plt.show()

- Chilichiller

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通常情况下，Line3DCollection的补丁必须是封闭的（不像Poly3DCollection那样）。在这个例子中并不重要，但通常我们应该以第一个顶点的重复结束，即vertices = [[0, 1, 2], [0, 1, 3], [0, 2, 3], [1, 2, 3], [0, 1, 2]]。 - Chilichiller

为了后代，x、y和z是对vertices的索引。这有点令人困惑，因为它们都恰好是小正整数。Poly3DCollection的参数是[[v1, v2, v3], [v2, v3, v4], [v3, v4, v5]]，其中v1是一个包含x、y、z位置值的元组。 - Cuadue

Answer 3

非常感谢Chilichiller和Julian的帮助。你们的例子对我目前正在进行的一个关于使用matplotlib进行矩阵3D表示的小项目非常有用，Poly3DCollection似乎很适合这个任务。

需要注意的是，在Python 3中运行您的示例会导致TypeError：'zip' object is not subscriptable。

最简单的解决方法是将zip的返回值包装在list()的调用中（正如“Dive Into Python 3”所指出的：http://www.diveintopython3.net/porting-code-to-python-3-with-2to3.html）。

- BFir

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很高兴能对您有所帮助。我现在在原始片段中添加了list()命令，使示例代码与Python3兼容。 - Chilichiller

Answer 4

这是使用仅一次Poly3DCollection调用的版本，其中edgecolors='k'控制线条的颜色，facecolors='w'控制面的颜色。请注意，Matplotlib为多边形后面的边缘着色为浅灰色。

from matplotlib import pyplot as plt
from mpl_toolkits.mplot3d.art3d import Poly3DCollection, Line3DCollection

fig = plt.figure()
ax = fig.add_subplot(111, projection='3d')

x = [0, 2, 1, 1]
y = [0, 0, 1, 0]
z = [0, 0, 0, 1]

vertices = [[0, 1, 2], [0, 1, 3], [0, 2, 3], [1, 2, 3]]

tupleList = list(zip(x, y, z))

poly3d = [[tupleList[vertices[ix][iy]] for iy in range(len(vertices[0]))] for ix in range(len(vertices))]
ax.scatter(x,y,z)
ax.add_collection3d(Poly3DCollection(poly3d, edgecolors='k', facecolors='w', linewidths=1, alpha=0.5))

plt.show()

注意： Poly3DCollection 的 API 相当混乱：接受的关键字参数都是 colors、edgecolor、edgecolors、facecolor 和 facecolors。使用别名和装饰器来定义多个 kwargs 意味着相同的东西，在 facecolor 和 edgecolor 中可选使用 "s"。

- jII

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如果您能够为colors、edgecolor等文档添加超链接，那将会很有帮助。 - Nagabhushan S N

Answer 5

这个问题已经在新的matplotlib中得到了解决。我正在运行1.5.1版本。

您可以通过运行python，然后执行以下操作来查看您的版本：

import matplotlib
matplotlib.__version__

您可以使用pip获取matplotlib。如果您正在使用Ubuntu，请在终端中运行以下命令：

sudo apt-get install python-pip
sudo pip install matplotlib

- BenB