Matplotlib > 球面上の点の表示 > 隠面処理 > extractFrontPoints()

動作環境

GeForce GTX 1070 (8GB)
ASRock Z170M Pro4S [Intel Z170chipset]
Ubuntu 16.04 LTS desktop amd64
TensorFlow v1.2.1
cuDNN v5.1 for Linux
CUDA v8.0
Python 3.5.2
IPython 6.0.0 -- An enhanced Interactive Python.
gcc (Ubuntu 5.4.0-6ubuntu1~16.04.4) 5.4.0 20160609
GNU bash, version 4.3.48(1)-release (x86_64-pc-linux-gnu)
scipy v0.19.1
geopandas v0.3.0
MATLAB R2017b (Home Edition)

背景

pySpherepts > Jupyter > 結果の座標を球面上に表示する実装 v0.1 > 余分な点が見える (奥側の点のようだ)

Matploblibにて球面上の点の表示をしていたが、上記のようにMatploblibでは隠面の点が隠されることなく描画される。

任意のelevationとazimuthに対して、隠面の点を非表示にする。

処理

• 点を実際に回転する
• 回転した点の座標でx > 0となるポイントだけを表示対象とする
  • 回転していない点を表示リストに加える

回転については以下などの資料にある回転行列を用いる。
https://en.wikipedia.org/wiki/Rotation_matrix

code

plotSphNodes_171127.py v0.3
にて実装した。

主な処理は下記。
thetaの正負扱いやphiの正負扱いは実際の座標系を考慮した。
回転は先にazimuth方向で回転をしないと失敗することを確認した。

def extractFrontPoints(data, elevation, azimuth):
    xx, yy, zz = np.hsplit(data, 3)

    # 1. prepare the rotation matrix
    theta = np.radians(elevation)
    phi = np.radians(azimuth)
    # 1-1. rotation for theta around the y axis
    rottht = [
        [np.cos(theta), 0.0, np.sin(theta)],
        [0.0, 1.0, 0.0],
        [-np.sin(theta), 0.0, np.cos(theta)],
    ]
    # 1-2. rotation for phi around the z axis
    rotphi = [
        [np.cos(-phi), -np.sin(-phi), 0.0],
        [np.sin(-phi), np.cos(-phi), 0.0],
        [0.0, 0.0, 1.0],
    ]

    # 2. Plots in the hidden side are removed
    #   since the code will display hidden plots
    xs, ys, zs = [], [], []
    for axo, ayo, azo in zip(xx, yy, zz):
        # 2-1. rotatio in theta and phi
        #   **rotate in theta firstly will fail**
        wrk = np.matmul(rotphi, [axo, ayo, azo])
        axr, ayr, azr = np.matmul(rottht, wrk)

        # 2-2. extract only front points
        if (axr > 0):
            xs += [axo]
            ys += [ayo]
            zs += [azo]
    xx, yy, zz = xs, ys, zs

    return xx, yy, zz

結果

elevation = 30.0, azimuth = 60.0

elevation = 70.0, azimuth = 45.0

備考

描画に失敗する組合せもあるのか裏側のみ表示される場合がある。
(elevation=30.0, azimuth=135.0)

優先度は低いので、作業はここで止めておく。