高端互联网网站,canva在线平面设计官网,萝岗区营销型网站建设,呼和浩特网站推广公司文章目录 6. VolumeVisual6.1 关于体素6.2 显示效果6.2.1 遮蔽6.2.2 木纹或磨砂效果 6.3 颜色和透明度6.3.1 透明度衰减单位6.3.2 划分透明度标量梯度6.3.3 设置颜色或渐变6.3.4 标量的计算模式6.3.5 标量的插值方式 6.4 过滤6.4.1 按单元格id隐藏单元格6.4.2 按二进制矩阵设置… 文章目录 6. VolumeVisual6.1 关于体素6.2 显示效果6.2.1 遮蔽6.2.2 木纹或磨砂效果 6.3 颜色和透明度6.3.1 透明度衰减单位6.3.2 划分透明度标量梯度6.3.3 设置颜色或渐变6.3.4 标量的计算模式6.3.5 标量的插值方式 6.4 过滤6.4.1 按单元格id隐藏单元格6.4.2 按二进制矩阵设置隐藏 7 Actor2D7.1 可用的方法7.2 被子类重写的方法7.3 存在错误的方法 8. LightKit8.1 关于灯光8.2 在显示时设置灯光 vedo是Python实现的一个用于辅助科学研究的3D可视化库。
vedo的visual子模块包含了管理对象及其属性的可视化和外观的基类。 其中VolumeVisual包含了体素对象Volume的可视化控制方法 Actor2D是对vtkActor2D的封装用于管理2D对象 LightKit是一组光工具套件用于控制3D场景中的光照效果。
参考vedo官方文档 6. VolumeVisual
体素对象的可视化控制。
6.1 关于体素
像素是2D空间中不可分割的最小单位而体素是像素在3D空间的扩展。体素不仅包含模型的表面信息还包含模型的内部属性。
体素是量化为固定大小的可视化点云。点云可以在空间中任何位置有无数的点和浮点坐标而体素具有固定的大小和整数坐标。 体素是规格化的存储和解析都很方便。它不需要浮点运算可以避免CPU浮点运算的瓶颈。
立体数据是3D空间中对物体的离散采样。3D笛卡尔标量表示立体数据的格式一般为(x, y, z, feature)其中feature代表某个点的灰度或其它信息。 立体数据表示的是每个点的属性无法可视化。为了使立体数据可视化就以采样点为中心把feature表示特征扩充到一个小立方体上这个小立方体就表示体素。
创建体素对象
# 创建10x10x10的矩阵
data_matrix np.zeros([10, 10, 10], dtypenp.uint8)
# 从该矩阵创建体素对象
v vedo.Volume(data_matrix)
# 体素对象的标量范围是[0. 0.]
print(v.scalar_range())
# 展示
vedo.show(v, axes1)后续使用的示例体素对象都用numpy的矩阵构建
# 创建10x10x10的矩阵
data_matrix np.zeros([10, 10, 10], dtypenp.uint8)
# 矩阵的值沿x坐标从0到9变化
for i in range(10):data_matrix[i:i1, :, :] i
v vedo.Volume(data_matrix)
# 体素对象的标量范围是[0. 9.]
print(v.scalar_range())6.2 显示效果
6.2.1 遮蔽
v.shade(statusNone) 设置或获取体素对象的遮蔽状态0为关闭1为开启。默认是开启状态开启后图像显示的颜色会受背后体素的叠加。 遮蔽效果可以被volume.lighting()方法进一步控制。 启用遮蔽时映射器会进行遮蔽计算。 有些情况下遮蔽不会应用。如在mode为1或2时。
# 从该矩阵创建体素对象
v1 vedo.Volume(data_matrix).shade(0)
v2 vedo.Volume(data_matrix).shade(1)
vedo.show([(shade0, v1),(shade0, v2),], axes1, shape(1, 2), size(800, 400))shade关闭和打开的效果。后面的一些示例为易于观察显示时会关闭shade效果。
6.2.2 木纹或磨砂效果
v.jittering(statusNone) 为真时每个光线的途径方向都会用噪音纹理轻微干扰以消除木纹效果。
# 消除木纹效果
v1 vedo.Volume(data_matrix).jittering(True)
v2 vedo.Volume(data_matrix).jittering(False)
vedo.show([(vedo.Text2D(jittering, s2), v1),(vedo.Text2D(default, s2), v2)], axes1, shape(1,2), size(800, 400))使用鼠标拖动时出现的木纹效果变为磨砂效果
6.3 颜色和透明度
6.3.1 透明度衰减单位
v.alpha_unit(uNone) 定义每单位长度的光衰减量。默认值是1。 设置为0时光不衰减物体的任何位置都是完全不透明的。该值越大渲染越趋于透明。
# 从该矩阵创建体素对象
v1 vedo.Volume(data_matrix).cmap(r).alpha_unit(0)
v2 vedo.Volume(data_matrix).cmap(r).alpha_unit(1)
v3 vedo.Volume(data_matrix).cmap(r).alpha_unit(5)
vedo.show([(alpha_unit0, v1),(alpha_unit1, v2),(alpha_unit5, v3),], axes1, shape(1, 3), size(1200, 400))6.3.2 划分透明度标量梯度
v.alpha_gradient(alpha_grad, vminNone, vmaxNone) 为沿着标量范围的体素梯度分配一系列的透明度。可以给单个常量值。 这个梯度函数用来减少体素的平坦区域的不透明性不同类型的材料之间的界限的不透明性维持不变。 梯度是依据光强在单位距离上的变化量决定的。
alpha_grad的格式和传给函数volume.alpha()的格式一样。 填透明度序列时如[0, 0.2, 1]表示标量范围前半段的透明度从0到0.2变化后半段从0.2到1变化。 填单个值时表示设置统一的透明度。 也可以填二维的序列如[(0, 0), (7, 0.2), (9, 1)]表示标量值从0到7透明度从0变到0.2标量值从7到9透明度从0.2变化到1。
沿用上面的体素对象查看不同的alpha_grad值的效果
6.3.3 设置颜色或渐变
v.cmap(c, alphaNone, vminNone, vmaxNone) 和CommonVisual.color()效果一样。 c可以填单个颜色或颜色映射。单个颜色必须使用colors.colors中给定的英文颜色名称或colors.color_nicks给出的颜色缩写。
使用不同的c值的效果
6.3.4 标量的计算模式
v.mode(modeNone) 指定体素的渲染模式。可选的值如下 基类CommonVisual的alpha方法可以通过输入二维序列来定义标量到实际透明度的转换方式。如alpha[(-5, 0), (35, 0.4) (123,0.9)]表示标量值在-5以下的都是透明的标量值在35时透明度为40%标量值大于123时透明度为90%。 0composite。默认模式标量值从体素中采样并在渲染透明度时以从前到后的模式复合。取样的标量值经过alpha提供的转换方式转为最终的颜色和透明度。 1maximum projection。使用最大标量值渲染。该值会经过转换成为颜色与透明度。 2minimum projection。使用最小标量值。该值需要转换为颜色与透明度值。 3average projection。标量值和透明度转换后的值相乘然后累加得到的结果再除以体素对象的样本数。结果图一般是灰度图。由于累加的值是计算值而不是取样方向上的真值因此不会做转换。 4additive mode。标量值和透明度转换的值相乘然后累加。即标量值用给定的透明度来缩放又相加来产生结果颜色。结果图一般是灰度图。 6.3.5 标量的插值方式
v.interpolation(itype) 设置标量的插值类型。0是最近邻插值1是线性插值。
# 对上面的体素对象使用不同的插值策略
v1 vedo.Volume(data_matrix).shade(0).interpolation(0)
v2 vedo.Volume(data_matrix).shade(0).interpolation(1)
vedo.show([(nearest neighbour, v1),(linear, v2),], axes1, shape(1, 2), size(800, 400))6.4 过滤
6.4.1 按单元格id隐藏单元格
v.hide_voxels(ids) 在可视化中隐藏体素单元格。填体素的单元格id列表。
data_matrix np.zeros([100, 100, 100], dtypenp.uint8)
v1 vedo.Volume(data_matrix).shade(0)
# 隐藏一半单元格
v1.hide_voxels(range(v1.ncells // 2))
v1.show()6.4.2 按二进制矩阵设置隐藏
v.mask(data) 使用二进制值屏蔽体素的可视化。需指定volume.mapper gpu。
from vedo import np, Volume, show
data_matrix np.zeros([75, 75, 75], dtypenp.uint8)
# 设置值
data_matrix[ 0:35, 0:35, 0:35] 1
data_matrix[35:55, 35:55, 35:55] 2
data_matrix[55:74, 55:74, 55:74] 3
vol Volume(data_matrix).cmap(Blues)
vol.mapper gpu
# 创建二进制矩阵要显示的部分标记为1
data_mask np.zeros_like(data_matrix)
data_mask[10:65, 10:60, 20:70] 1
vol.mask(data_mask)
show(vol, axes1).close()这个方法使用后一直显示失败未找到调整方法。 7 Actor2D
管理2D对象。是对vtkActor2D的封装。 Actor2D封装的方法有的存在BUG有的在子类中被重写。
7.1 可用的方法
t.mapper 获取内部的vtkMapper对象。
t.on() 使对象可见 t.off() 使对象不可见 t.toogle() 切换对象可见性
t.pickable(valueTrue) 设置对象的可选取性。
t.add_observer(event_name, func, priority0) 为事件绑定回调函数。
t.layer(valueNone) 设置或获取在多个渲染层中的图层编号。
t.coordiante_system(valueNone) 设置或获取对象的坐标所在的坐标系。 value可选整型数值0到6 0Display。x、y取值为渲染窗口的像素值坐标原点在窗口的左下角。 1Normalized Display。和Display一样基于渲染窗口不过x、y的取值范围为[0,1]。 2Viewport。x、y的坐标值定义在视口或渲染器里。 3Normalized Viewport。默认值。x、y的坐标值定义在视口或渲染器里取值范围[0,1]。 4View。x、y、z坐标值定义在相机所在的坐标系统里取值范围[-1,1]Z表示深度信息。 5Pose。 6World。x、y、z坐标值定义在世界坐标系统。世界坐标系是放置Actor的三维空间坐标系。
7.2 被子类重写的方法
t.pos(pxNone, pyNone) 设置或获取在屏幕坐标中的位置。 仅有的子类Text2D对这个方法做了重写。
t.color(valueNone) c.c(valueNone) 设置或获取对象颜色。 Text2D只能设置不能获取颜色。
t.alpha(valueNone) 设置或获取对象透明度。 Text2D只能设置不能获取透明度。
7.3 存在错误的方法
t.ps(point_sizeNone) 设置构成对象的点的大小。
t.lw(line_widthNone) 设置构成对象的线条的宽度。
t.ontop(valueTrue) 置顶或置底对象。 8. LightKit
光工具套件包括3种光源主光灯、补光灯、头灯。
8.1 关于灯光
主光灯一般是出现在头顶的光源(类似太阳、吊灯等)。它通常和垂直方向成45度夹角会略微的左右偏移向下照射。主光的亮度一般至少是其它光总亮度的两倍以进行更好的对象特征建模。
套件中的其它光源是较弱的光源可以提供额外的照明补充主光源错过的点。
补光灯一般位于主光灯的对面(和相机都位于对象的同一侧)用来模拟场景中其他对象的漫反射。照亮主光灯照不到的地方同时维持对比度。
头灯总是位于相机位置降低主光灯和补光灯照射的区域之间的对比度。
两个背光灯一个位于观察者看到的对象左侧一个位于右侧填补了对象背后的高对比度区域。
为了加强不同灯光之间的联系补光灯、背光灯和头灯的强度值被设置为与主光灯亮度的比率。因此场景中所有光源的亮度都能通过改变主光灯的强度来改变。
所有光都有方向照射无限远并且不衰减。光会随着相机移动。
8.2 在显示时设置灯光
初始化参数LightKit(key(), fill(), back(), head(), maintain_luminanceFalse) key、fill、back、head分别填主光、补光、背光和头光的控制参数均为字典格式。 参数字典允许的键如下 warmth色温范围[0,1]。0是蓝色冷光1是红色热光0.5是自然光。 intensity主光光强。主光光强默认为1。 ratio非主光的光强填比例值。 elevation灯位置上下提升的角度。 azimuth灯位置的转动的角度。
灯光默认是关闭的打开灯效
s vedo.Sphere()
lit vedo.LightKit()
vedo.show(s, lit)LightKit是单例的对象每次窗口展示即使分了不同的框使用的仍然是同一个LightKit实例。 因此上面的图是两次程序运行合并后的图。后续的灯光测试也都是多次运行合并的结果。 测试主光的不同参数的效果
s vedo.Sphere()
lit vedo.LightKit(key{warmth: 0})
vedo.show(s, lit)不同色温 不同elevation高度。默认灯光高度是45度左右。 不同azimuth转角 c.update() 更新场景中的光照状态。 以上整理了visual的三个类VolumeVisual、Actor2D、LightKit的用法。
更多关于数据可视化的内容参考Python数据可视化笔记
