使用matplotlib旋转矩阵使用旋转矩阵

Question

我想在2D空间中旋转一个图形（由线组成）。我使用这种技巧： （1）我在原点翻译图形。旋转点在（0,0） （2）我执行旋转 （3）我把图回来

问题来自我的旋转功能。不知道为什么它不起作用，因为我使用了旋转矩阵。您不需要必须查看整个代码，只需查看“旋转”功能和“动画”功能即可。你会看到我发表评论来帮助你。

如果你执行整件事，你会看到一条线缓慢移动。我不知道它是什么，但它不是预期的结果。我应该看到我的身影旋转。

如果你不做旋转，只是翻译两次（步骤（1）和步骤（3）我的过程），你会看到整个数字不移动（这是预计，因为我把它移动到中心和把它放在原来的位置），你可以看到这个图形的样子。所以唯一的问题来自旋转功能。

import numpy as np 
from matplotlib import pyplot as plt 
from matplotlib import animation 
import pylab as pl 
import math 

#Deplacement de la base pour pouvoir utiliser la matrice de rotation 
def center(x,y,c): 
    for i in range(len(x)): 
     x[i] = x[i] - c[0] 
    for i in range(len(y)): 
     y[i] = y[i] - c[1] 
    return None 

#Remettre la base à sa place 
def recenter(x,y,c): 
    for i in range(len(x)): 
     x[i] = x[i] + c[0] 
    for i in range(len(y)): 
     y[i] = y[i] + c[1] 
    return None 

#Rotation 
def rotation(x,y,angle): 
    my_list = [[],[]] 
    for i in range(len(x)): 
     my_list[0].append(x[i]*math.cos(angle) + y[i]*math.sin(angle)) 
    for j in range(len(y)): 
     my_list[1].append(x[i]*math.sin(angle)*(-1) + y[i]*math.cos(angle)) 
    return my_list 

#Here is the rotation matrix 
#cos sin 
#-sin cos 

# First set up the figure, the axis, and the plot element we want to animate 
fig = plt.figure() 
ax = plt.axes(xlim=(-125, 125), ylim=(-250, 250)) 
line, = ax.plot([], [], lw=2) 

#Les lignes du tableau 
plt.plot([0, 125], [50, 50], color='k', linestyle='-', linewidth=2) 
plt.plot([0, 125], [200, 200], color='k', linestyle='-', linewidth=2) 
plt.plot([17.5, 107.5], [80, 80], color='k', linestyle='-', linewidth=2) 
plt.plot([17.5, 107.5], [110, 110], color='k', linestyle='-', linewidth=2) 
plt.plot([17.5, 107.5], [140, 140], color='k', linestyle='-', linewidth=2) 
plt.plot([17.5, 107.5], [170, 170], color='k', linestyle='-', linewidth=2) 
plt.plot([17.5, 17.5], [80, 170], color='k', linestyle='-', linewidth=2) 
plt.plot([17.5, 17.5], [80, 170], color='k', linestyle='-', linewidth=2) 
plt.plot([47.5, 47.5], [80, 170], color='k', linestyle='-', linewidth=2) 
plt.plot([77.5, 77.5], [80, 170], color='k', linestyle='-', linewidth=2) 
plt.plot([107.5, 107.5], [80, 170], color='k', linestyle='-', linewidth=2) 

# initialization function: plot the background of each frame 
def init(): 
    line.set_data([], []) 
    return line, 

# animation function. This is called sequentially 
def animate(i): 
    c1 = 62.5 
    c2 = 10 
    pt_rot = (c1, c2) #Point from which I want to rotate 
    x = [47.5, 47.5, 77.5, 77.5, 47.5, 62.5, c1, 57.5, 67.5] 
    y = [15, 45, 45, 15, 15, 15, c2, 10, 10] 

    center(x,y,pt_rot) 
    #Uncomment these 3 following lines to test the double translation 
    my_list = rotation(x,y,(i/180)) 
    x = my_list[0] 
    y = my_list[1] 
    recenter(x, y, pt_rot) 

    line.set_data(x,y) 

    return line, 

# call the animator. blit=True means only re-draw the parts that have changed. 
anim = animation.FuncAnimation(fig, animate, init_func=init, 
           frames=200, interval=20, blit=True) 

plt.show() 

Answer 1

有在脚本中两个主要问题：

1. 在旋转功能，你让j循环，但在i方面树立x和y，这是第一循环结束后的恒定。

2. 您可以用度数设置旋转角度。但是，三角函数需要辐射体中设置的角度。所以基本上你需要将角度乘以2π。

第三点，这是不是一个真正的问题，但使脚本难以阅读的是，你在翻译函数返回None。如果每个函数都返回一些值，并且将这些值返回到下一个函数，我发现它更易于阅读。

这是一个完整的可运行脚本。

import numpy as np 
from matplotlib import pyplot as plt 
from matplotlib import animation 
import math 


def center(x,y,c): 
    for i in range(len(x)): 
     x[i] = x[i] - c[0] 
    for i in range(len(y)): 
     y[i] = y[i] - c[1] 
    # return x,y <--------------------- here 
    return x,y 

def recenter(x,y,c): 
    for i in range(len(x)): 
     x[i] = x[i] + c[0] 
    for i in range(len(y)): 
     y[i] = y[i] + c[1] 
    # return x,y <--------------------- here 
    return x,y 

def rotation(x,y,angle): 
    my_list = [[],[]] 
    for i in range(len(x)): 
     my_list[0].append(x[i]*math.cos(angle) + y[i]*math.sin(angle)) 
    for j in range(len(y)): 
     #Big mistake here, replace i by j <--------------------- here 
     my_list[1].append(x[j]*math.sin(angle)*(-1.) + y[j]*math.cos(angle)) 
    return my_list[0], my_list[1] 



fig = plt.figure() 
ax = plt.axes(xlim=(10, 110), ylim=(-40, 60)) 
ax.set_aspect('equal') 
line, = ax.plot([],[], lw=2) 

def init(): 
    line.set_data([],[]) 
    return line, 

def animate(i): 
    c1 = 62.5 
    c2 = 10 
    pt_rot = (c1, c2) 
    x = [47.5, 47.5, 77.5, 77.5, 47.5, 62.5, c1, 57.5, 67.5] 
    y = [15, 45, 45, 15, 15, 15, c2, 10, 10] 

    x,y = center(x,y,pt_rot) # <--------------------- here 
    x,y = rotation(x,y,(i/180.)*np.pi) # <------------ here 
    x,y = recenter(x, y, pt_rot) # <------------------ here 

    line.set_data(x,y) 
    return line, 


anim = animation.FuncAnimation(fig, animate, init_func=init, 
           frames=359, interval=20, blit=True) 

plt.show()