在Python中实现3D旋转可以通过多种方法,以下是几种常见的方法:
1. 使用`scipy`库计算旋转矩阵:
```python
import numpy as np
from scipy.spatial.transform import Rotation as R
定义旋转轴和旋转角度(弧度)
axis = np.array([0, 0, 1]) 例如绕Z轴旋转
radian = np.pi / 4 旋转45度
计算旋转矩阵
rot_matrix = R.from_euler('z', radian, degrees=True).as_matrix()
旋转坐标
x = np.array([1, 0, 0])
x_rotated = np.dot(rot_matrix, x)
print(x_rotated)
2. 使用`matplotlib`库创建3D图形并旋转:
```python
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
from mpl_toolkits.mplot3d import Axes3D
创建一个3D图形对象
fig = plt.figure()
ax = fig.add_subplot(111, projection='3d')
创建一个立方体顶点
vertices = np.array([[-1, -1, -1], [-1, -1, 1], [-1, 1, -1], [-1, 1, 1],
[1, -1, -1], [1, -1, 1], [1, 1, -1], [1, 1, 1]])
绘制立方体
ax.scatter(vertices[:, 0], vertices[:, 1], vertices[:, 2])
设置视角
ax.view_init(36, 26)
显示图形
plt.show()
3. 使用`tkinter`和`matplotlib`创建一个带有旋转动画的GUI界面:
```python
import tkinter as tk
from mpl_toolkits.mplot3d import Axes3D
from matplotlib.backends.backend_tkagg import FigureCanvasTkAgg
创建GUI界面
root = tk.Tk()
root.title("3D Rotation")
root.geometry("500x500")
创建一个3D图形对象
fig = plt.figure()
ax = fig.add_subplot(111, projection='3d')
创建一个立方体顶点
vertices = np.array([[-1, -1, -1], [-1, -1, 1], [-1, 1, -1], [-1, 1, 1],
[1, -1, -1], [1, -1, 1], [1, 1, -1], [1, 1, 1]])
绘制立方体
ax.scatter(vertices[:, 0], vertices[:, 1], vertices[:, 2])
创建画布和动画
canvas = FigureCanvasTkAgg(fig, master=root)
canvas.draw()
canvas.get_tk_widget().pack()
定义旋转动画
def rotate_cube(angle):
rot_matrix = R.from_euler('z', angle, degrees=True).as_matrix()
for i in range(len(vertices)):
vertices[i] = np.dot(rot_matrix, vertices[i])
ax.clear()
ax.scatter(vertices[:, 0], vertices[:, 1], vertices[:, 2])
canvas.draw()
root.after(10, rotate_cube, angle + 1) 每10毫秒旋转1度
启动动画
rotate_cube(0)
运行GUI
root.mainloop()
以上代码展示了如何使用`scipy`进行旋转矩阵计算,`matplotlib`进行3D图形的创建和旋转,以及`tkinter`和`matplotlib`结合创建带有旋转动画的GUI界面。你可以根据自己的需求选择合适的方法进行3D旋转操作