[PyVista] 介绍

一,介绍

PyVista是一个用于3D可视化和网格处理的Python库，它提供了一种简单而强大的方式来创建、渲染和分析复杂的三维数据集和网格。PyVista建立在VTK（Visualization Toolkit）和NumPy之上，为用户提供了许多方便的工具和功能，使其在处理和可视化大型数据集时变得更加容易和高效。

二,PyVista的主要功能包括：

三维数据可视化：PyVista支持各种各样的可视化效果，包括绘制网格、体绘制、等值面绘制、矢量场绘制等。用户可以轻松地创建各种类型的可视化效果，以便更好地理解和分析数据。
网格处理：PyVista提供了许多功能强大的网格处理工具，例如网格滤波、剖分、重采样等。这些工具可以帮助用户对网格进行各种操作，使其更加适合特定的需求。
与其他Python库的集成：PyVista与许多其他Python库兼容，包括pandas、scipy、scikit-learn等，使用户可以轻松地将PyVista与这些库结合使用，从而更好地处理和分析数据。
交互式可视化：PyVista支持交互式可视化，用户可以在图形界面中旋转、缩放、平移数据集，以便更好地查看数据。此外，PyVista还支持在Jupyter Notebook中进行交互式可视化，使用户可以直接在Notebook中查看和操作数据。

总的来说，PyVista是一个功能强大而灵活的Python库，为用户提供了丰富的工具和功能，使其能够更好地处理和可视化各种类型的三维数据。通过PyVista，用户可以快速、简单地创建高质量的三维可视化效果，从而更好地理解和分析数据。PyVista的使用范围非常广泛，包括地质学、生物医学、工程学等领域，为用户提供了一个强大的工具，帮助他们更好地处理

三,预告示例代码

import pyvista as pv  # 导入PyVista库

# 读取STL文件并创建网格对象
mesh = pv.read('bun_zipper_res4.STL')

# 默认绘制网格
mesh.plot()

# 设置相机位置
cpos = [(0.036, 0.367, 0.884), (0.024, 0.033, -0.022), (-0.303, 0.895, -0.325)]

# 创建Plotter对象，并以点形式绘制网格
pl = pv.Plotter()
pl.add_mesh(mesh, style='points', color='magenta', render_points_as_spheres=True, point_size=10)
pl.show(cpos=cpos)

# 创建Plotter对象，并显示网格边缘
pl = pv.Plotter()
pl.add_mesh(mesh, show_edges=True)
pl.show(cpos=cpos)

# 创建Plotter对象，显示网格边缘，并定制点的颜色和大小
pl = pv.Plotter()
pl.add_mesh(
    mesh,
    show_edges=True,
    vertex_color='magenta',
    render_points_as_spheres=True,
    point_size=10,
    show_vertices=True,
)
pl.show(cpos=cpos)

# 提取网格表面的点
surf_points = mesh.extract_surface().points

# 创建Plotter对象，显示网格边缘和表面点，并按第二列的值对点进行着色
pl = pv.Plotter()
pl.add_mesh(mesh, show_edges=True)
pl.add_points(
    surf_points,
    color='magenta',
    render_points_as_spheres=True,
    point_size=10,
    scalars=surf_points[:, 1],
    lighting=False,
    show_scalar_bar=False,
)
pl.show(cpos=cpos)

运行结果;

四,为什么选择 PyVista？

VTK 是一个出色的可视化工具包，并且具有 Python 绑定应该能够将 C++ 的速度与快速原型设计相结合的 Python 的。然而，尽管有这些 VTK 代码，用 Python 编程通常看起来与 C++ 对应项相同。本模块旨在简化网格创建和绘图，而不会丢失功能。

PyVista 数据模型和 API 允许您快速加载网格和处理大部分设置绘图的“繁重工作”，连接类和管道，以及清理绘图窗口。它这样做通过向 VTK 的类公开一个简化但实用的接口。

在中，PyVista 会自动确定正确的文件读取器，并返回一个 DataSet 对象。此 dataset 对象包含类可用的所有方法（包括方法），允许您立即生成网格。垃圾回收会自动处理，并且渲染器在用户关闭绘图窗口后被清理。

同时，可以生成各种 PyVista 对象直接从 NumPy 数组中获取。例如，下面我们生成一个向量箭头字段使用：

import pyvista
import numpy as np

# 创建网格
# Make a grid
x, y, z = np.meshgrid(np.linspace(-5, 5, 20),
                      np.linspace(-5, 5, 20),
                      np.linspace(-5, 5, 5),
                      indexing='ij')

points = np.empty((x.size, 3))
points[:, 0] = x.ravel('F')
points[:, 1] = y.ravel('F')
points[:, 2] = z.ravel('F')

# 计算矢量场的方向
direction = np.sin(points)**3

# 使用绘图类进行绘图
pl = pyvista.Plotter()
pl.add_arrows(points, direction, 0.5)
pl.show()

运行结果: