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python - 如何为具有更强对比度的表面着色

coder 2023-08-26 原文

在 Matlab 中，我尝试使用以下代码在 2-dim 欧几里得空间上绘制一个函数

s=.05;
x=[-2:s:2+s];
y=[-1:s:3+s];
[X,Y]=meshgrid(x,y);
Z=(1.-X).^2 + 100.*(Y-X.*X).^2;
surf(X,Y,Z)
colormap jet

这是我的情节:

我希望给表面上色，对比度比较强，就像Wikipedia节目

维基百科中的情节是用Python代码绘制的:

from mpl_toolkits.mplot3d import Axes3D
from matplotlib import cm
from matplotlib.colors import LogNorm
import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np

fig = plt.figure()
ax = Axes3D(fig, azim = -128, elev = 43)
s = .05
X = np.arange(-2, 2.+s, s)
Y = np.arange(-1, 3.+s, s)
X, Y = np.meshgrid(X, Y)
Z = (1.-X)**2 + 100.*(Y-X*X)**2
ax.plot_surface(X, Y, Z, rstride = 1, cstride = 1, norm = LogNorm(), cmap = cm.jet)

plt.xlabel("x")
plt.ylabel("y")

plt.show()

我的 Matlab 代码和维基百科 Python 代码似乎都使用“jet”作为颜色图，但它们的高度值到颜色的实际映射是不同的。所以我想知道如何在 Matlab 中获得相似的着色？

谢谢和问候!

最佳答案

您可以通过以下方式获得相似的外观:

以下是修改代码的方法:

s = .05;
x = [-2:s:2+s];
y = [-1:s:3+s];
[X, Y] = meshgrid(x, y);
Z = (1.-X).^2 + 100.*(Y-X.*X).^2;
minZ = min(Z(:));  % Find minimum value of Z
maxZ = max(Z(:));  % Find maximum value of Z
C = minZ+(maxZ-minZ).*log(1+Z-minZ)./log(1+maxZ-minZ);  % Create a log-scaled
                                                        %   set of color data
surf(X, Y, Z, C, 'EdgeColor', 'none');
colormap jet

这是结果图:


日志缩放的工作原理...

用于生成颜色数据 C 的对数缩放 Z 数据导致喷射颜色图的橙红色范围被更多表面点使用，提高这个特定表面的对比度。这个工作方式可以通过这个简单的例子来形象化:

x = 0:5:100;        % Create a range of values from 0 to 100
plot(x, x, 'b-*');  % Plot the values as a straight line (y = x) in blue
hold on;            % Add to the plot
plot(x, 100.*log(1+x)./log(101), 'r-*');  % Plot a log-scaled version of x in red
colorbar            % Display the default jet color map, for comparison

原始蓝色点在右侧颜色条中对应的颜色范围内均匀分布。当对数标度时，这些点向上移动到红线。请注意这如何导致较低蓝绿色范围内的点密度降低以及红橙色范围内的点密度增加。


总体上获得更好的对比度...

对于此处使用的特定表面，颜色数据的对数缩放有助于在表面上的所有点上使用更大范围的颜色图。由于在较低高度(即颜色索引)值处有许多点，因此对数缩放会将这些低点展开得更多，以便在表面的大槽中使用更广泛的颜色。

但是，如果您想通过更好地利用颜色图的范围来提高任意表面的对比度，对数缩放并不总是有效。一个可能更好的通用解决方案是按升序对表面的所有高度值进行排序，然后将它们映射到跨越整个颜色图的线性范围。如果您对上面的表面执行此操作，将会得到以下结果:

C = Z;
[~, index] = sort(C(:));
C(index) = 1:numel(index);
h = surf(X, Y, Z, C, 'EdgeColor', 'none');
colormap jet
caxis([1 numel(index)]);

这通常会比 C = Z 默认表面着色提供更好的对比度。

关于python - 如何为具有更强对比度的表面着色，我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题： https://stackoverflow.com/questions/5073865/

对比度何为codeimagepythonmatlabplot

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