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本文講解第一個最為簡單的功能點雲。內容分為三個部分。

1、建立點雲

2、生成正弦隨機序列

3、為點雲建立箭頭

4、為背景增加圖片

5、為點雲建立背景網格

最後的效果，如下圖

1、建立點雲

使用Pyvista建立點雲，非常簡單，只要生成一列點的座標，即可生成點雲。

所謂點雲，就是由很多點組成的一個集合

程式碼如下

import numpy as npimport pyvista as pvnodes = np.random.rand(100, 3)mesh = pv.PolyData(nodes)p = pv.Plotter()  # 建一個視窗p.add_mesh(mesh,color='red',point_size=5, render_points_as_spheres=True)p.show()

生成一個隨機的點雲，只需要2行也就是第3行和第四行。

第3行，生成座標矩陣

第4行，生成網格。

第5行開始，是視窗的設定，首先新建一個視窗

第6行，將網格載入到視窗內，並設定點的大小，和顏色，這裡是用球來顯示的。

第7行，show

這個效果已經出來了，但是看起來不是很舒服。我們可以改一下背景顏色。比如改成白色

import numpy as npimport pyvista as pvnodes = np.random.rand(100, 3)mesh = pv.PolyData(nodes)p = pv.Plotter()  # 建一個視窗p.background_color = (1,1,1) # 設定背景顏色p.add_mesh(mesh,color='red',point_size=5, render_points_as_spheres=True)p.show()

上面的第6行，將背景顏色修改為白色。

這樣一個點雲，從建立到顯示就已經完成了。

2、生成正弦隨機序列

隨機的0-1之間的點雲，可能不是我們所想的，我們希望這個隨機是基於一個基本的背景的隨機，比如一個正弦函式。

於是，我們還需要對隨機序列進行一個修改。大家看一下程式碼大概就像知道我要做什麼了。我們將這個隨機變成一個正弦函式的擾動。

import mathnodes = np.random.rand(100, 3)for i in range(100):    nodes[i,0] += i*0.5    nodes[i, 1] += 0.2*math.sin(i*np.pi / 10) * 10mesh = pv.PolyData(nodes)

點座標的部分，我們修改為上面的幾行。其實只是增加了一個正弦函式，在x，y方向上的值的疊加。如圖

這樣的隨機也許是我們經常會遇到的。實際上這個背景，我們可以根據我們的需要去調整。例如我們就是有一個很好的資料背景，我就想看看增加了隨機之後的效果，我們仍然可以按這個方式來操作。

3、為點雲建立箭頭視覺化

我們當然也希望在這個點雲上有一些其他的視覺化的操作，比如對資料的操作等。如果為每一個點給一個方向，這其實就是這個點雲上的向量場了。

import numpy as npimport pyvista as pvimport mathnodes = np.random.rand(100, 3)for i in range(100):    nodes[i,0] += i*0.5    nodes[i, 1] += 0.2*math.sin(i*np.pi / 10) * 10mesh = pv.PolyData(nodes)direction = np.zeros((100,3))for i in range(100):    mag = abs(nodes[i,0])+abs(nodes[i,1])    mag = 1*max(mag,1e-20)    direction[i,0]=(0-nodes[i,0])/mag    direction[i, 1] = (0 - nodes[i, 1])/mag    direction[i, 2] = 0p = pv.Plotter()  # 建一個視窗p.background_color = (1,1,1) # 設定背景顏色p.add_mesh(mesh,color='red',point_size=5, render_points_as_spheres=True)p.add_arrows(nodes,direction,color = 'blue')p.show()

9-15行，增加了一個direction的向量場，也就是給每一個點賦予了方向。

19行，將箭頭加入到視窗

4、為背景增加圖片

這個背景過於單調，我們也可以將背景設定成圖片，只需要直接設定背景圖片就可以了。

p.add_background_image('./space.jpg')

這裡找了一個太空圖，你也可以自己選擇一個喜歡的圖形。

5、為點雲建立背景網格

總覺得這樣效果還不是很好，我能不能為點雲建立一個背景面呢？

當然可以。

我們只需要增加一個平面作為背景就可以。

import numpy as npimport pyvista as pvimport mathnodes = np.random.rand(100, 3)for i in range(100):    nodes[i,0] += i*0.5    nodes[i, 1] += 0.2*math.sin(i*np.pi / 10) * 10floor = pv.Plane(center=[25, 0, -1], direction=[0, 0, 1], i_size=60, j_size=20,                 i_resolution=30, j_resolution=10)direction = np.zeros((100,3))for i in range(100):    mag = abs(nodes[i,0])+abs(nodes[i,1])    mag = 1*max(mag,1e-20)    direction[i,0]=(0-nodes[i,0])/mag    direction[i, 1] = (0 - nodes[i, 1])/mag    direction[i, 2] = 0mesh = pv.PolyData(nodes)p = pv.Plotter() # 建一個視窗# p.camera_position = [(6,3,7),#                      (0,0,2),#                      (-0.2,1,-0.2)]# p.background_color = (1,1,1) # 設定背景顏色p.add_background_image('./space.jpg')p.add_axes()p.add_mesh(floor,color='gray',edge_color="green",show_edges=True)p.add_arrows(nodes,direction,color = 'blue')p.add_mesh(mesh,color='red',point_size=5, render_points_as_spheres=True)p.show()

第9行建立了一個plane的網格。

第27行，將這個網格加入到視窗，並且設定顏色，邊的顏色，設定邊可見。

注意：

第26行，我們將座標軸也加進去了。

這樣就得到了我們開始給大家演示的效果。

這裡，我們對背景網格，做了一個透明度設定。

p.add_mesh(floor,color='gray',edge_color="green",show_edges=True,opacity=0.5)

也就是這個opacity的引數。0是完全不可見，1是完全可見。

6、結束

點雲，是視覺化裡最為簡單的操作了。但是加上其他的效果之後，也許就不是那麼簡單了。

只要稍微修改一下正弦的背景值，效果會非常好看。