更快的numpy笛卡尔到球坐标转换？
numpy是一个开源的Python科学计算库，提供了丰富的数学函数和数组操作功能。在numpy中，可以使用numpy的函数来实现笛卡尔坐标到球坐标的转换。
笛卡尔坐标是三维空间中的坐标系，由(x, y, z)表示，其中x、y、z分别表示点在x轴、y轴、z轴上的坐标值。球坐标是用(r, θ, φ)表示，其中r表示点到原点的距离，θ表示与正x轴的夹角，φ表示与正z轴的夹角。
要实现更快的numpy笛卡尔到球坐标的转换，可以使用numpy的函数来进行计算。具体步骤如下：
- 导入numpy库：
import numpy as np- 定义笛卡尔坐标的数组：
cartesian_coords = np.array([[x1, y1, z1], [x2, y2, z2], ...])- 计算球坐标的数组：
r = np.linalg.norm(cartesian_coords, axis=1)
theta = np.arccos(cartesian_coords[:, 2] / r)
phi = np.arctan2(cartesian_coords[:, 1], cartesian_coords[:, 0])
spherical_coords = np.column_stack((r, theta, phi))在上述代码中，np.linalg.norm函数用于计算笛卡尔坐标数组中每个点到原点的距离，np.arccos函数用于计算夹角θ，np.arctan2函数用于计算夹角φ。最后，使用np.column_stack函数将r、θ、φ合并为一个数组。
这样，通过numpy的函数，可以更快地实现numpy笛卡尔到球坐标的转换。
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5回答
我有一个来自3轴加速度计(XYZ)的300万个数据点的数组，我想向包含等效球坐标(r，θ，phi)的数组中添加3列。下面的代码可以工作，但似乎太慢了。我怎样才能做得更好？
import numpy as np
import math as m
def cart2sph(x,y,z):
XsqPlusYsq = x**2 + y**2
r = m.sqrt(XsqPlusYsq + z**2) # r
elev = m.atan2(z,m.sqrt(XsqPlusYsq)) # theta
az = m.atan2(y,x)
浏览 4提问于2010-11-07得票数 34
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所以我是Python新手，我想把包含笛卡尔坐标的3D数组转换成球面坐标。我已经完成了计算转换的函数：
def cart2sph(x, y, z):
xy = np.sqrt(x**2 + y**2) # sqrt(x² + y²)
x_2 = x**2
y_2 = y**2
z_2 = z**2
r = np.sqrt(x_2 + y_2 + z_2) # r = sqrt(x² + y² + z²)
theta = np.arctan2(y, x)
phi = np.arctan2(xy, z)
return r, the
浏览 5提问于2021-07-08得票数 0
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我有三个球坐标下的函数想要作图。它们是r，θ，φ的函数，我想在x-y，y-z，x-z平面上观察它们。我已经尝试了8个小时来完成这个任务。我尝试过的每一种方法都不成功。
我如何才能完成这个非常简单的任务呢？
F1 = (r.^2).*abs((1/(8*sqrt(pi))).*r.*exp(-r/2).*sin(theta).*cos(phi)).^2;
F2 = (r.^2).*abs((1/(8*sqrt(pi))).*r.*exp(-r/2).*sin(theta).*sin(phi)).^2;
F3 = (r.^2).*abs((1/(4*sqrt(2*pi))).*r.*exp(-r/
浏览 0提问于2011-11-09得票数 1
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球体内均匀分布随机点的采样
、、、、
我希望能够产生一个随机的均匀样本的粒子位置，落在一个球形体积内。
下面的图片(由提供)显示了我正在寻找的东西。这是一个穿过球体的切片，显示了点的均匀分布：
这就是我目前得到的：
你可以看到，由于球面坐标和笛卡尔坐标之间的转换，在中心有一簇点。
我使用的代码是：
def new_positions_spherical_coordinates(self):
radius = numpy.random.uniform(0.0,1.0, (self.number_of_particles,1))
theta = numpy.random.uniform(0.,1.,(
浏览 26提问于2011-03-23得票数 40
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我正试图在我的射线追踪器中实现球体的纹理。我设法使一些东西发挥作用，但我不确定它的正确性。下面是获取纹理坐标的代码。目前，纹理是随机的，是在运行时生成的。
virtual void GetTextureCoord(Vect hitPoint, int hres, int vres, int& x, int& y) {
float theta = acos(hitPoint.getVectY());
float phi = atan2(hitPoint.getVectX(), hitPoint.getVectZ());
if (phi < 0.
浏览 0提问于2015-04-17得票数 9
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以下是从球面坐标到笛卡尔坐标的转换
X = r cosθ sinΦ
Y = r sinθ sinΦ
Z = rcosΦ
我们使用逆向计算从笛卡尔坐标计算球面坐标，其定义为
r = √(x^2+y^2+z^2 )
θ = atan(Y./X)
Φ = atan(√(X^2+Y^2 )./Z)
当Y和X为零时，问题就出现了，因此在θ计算期间，这会导致NAN(而不是数字)，从而使θ不连续。有没有什么插值技术可以消除这种不连续性，以及在这种情况下如何解释θ。
θ是一个在不同点上的矩阵，它给出了以下结果，它有跳跃和黑色补丁，表示不连续，而我需要生成具有平滑变化的以下图像。请查看获得的thet
浏览 5提问于2016-01-26得票数 0
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我得到了像这样的线性图：
我想使用以下命令创建极坐标图：
def cart2pol(x, y):
rho = np.sqrt(x**2 + y**2)
phi = np.arctan2(y, x)
return(rho, phi)
但我并不理解它是如何工作的。如何使用上述定义在极坐标中创建绘图？
要创建我正在使用的线性图
ax.plot(xd, yd2)
其中: xd=range(0,50)和yd2 = yd0:50，yd -来自我的信号的数据。
接下来：
xd_2 = xd[2:50]
yd3 = yd[2:50]
def cart2pol(xd_2, yd3):
浏览 7提问于2021-09-22得票数 1
因此，我在python3.4中设置了两个函数，Cartesian2Spherical和Spherical2Cartesian，以帮助我在笛卡尔ans球面坐标系之间转换点，作为需要进行大量此类坐标转换的应用程序的一部分。下面是这些函数的代码。我使用this Wikipedia article作为转换的源代码。 def Cartesian2Spherical(p):
# p = (x,y,z)
# theta in (0,pi) and phi in (0,2pi)
x,y,z = p
r = np.sqrt(x*x+y*y+z*z)
theta = a
浏览 59提问于2019-09-05得票数 2
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我很少有OO编程的经验，作为一个典型的工程师，我倾向于将功能代码合并在一起。然而，我正试图改变这一点，并且我看到了在建模物理世界时实现OO的价值。我为位置矢量写了我的第一节课。我希望这个类的一个实例能够存储位置的笛卡尔[x, y, z]和极坐标[z, theta, phi]坐标。更新一个属性会自动更新其他属性。这个类稍后将通过组合在其他类中重用。
我希望我的类的一个实例执行以下操作：
>> p = PositionVector([15,5,5])
>> p.cartesian
[15,5,5]
>> p.polar
[16.583123951777, 0.0
浏览 0提问于2014-12-06得票数 6
在我的应用程序中，我需要计算两个gps设备之间的距离。当使用GPS坐标(经度、纬度、高度)时，存在一个问题:高度的确定有更大的绝对误差。您可以通过根据公式计算phi和tetta (纬度和经度)的误差来验证这一点。
x = r*sin(tetta)*cos(phi) y = r*sin(tetta)*cos(phi) z = r*cos(tetta)
然而，很明显，GPS接收机在开始时接受笛卡尔坐标系(x，y，z)中的数据，然后将它们转换为坐标r、tetta、phi (高度、纬度、经度)。我怎样才能得到原来的坐标x，y，z？API中是否有现有的方法？再一次，我不需要一个矩形球坐标系的转换公式，我
浏览 2提问于2013-10-09得票数 0
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我有一张3D图像。我需要对这张图像进行球面波分解，因此我需要将笛卡尔网格中的3d图像转换为球面坐标。
如果下面的内容太长，我想要的要点是，我想要一个可以插值球面坐标的映射，这样，特别是在我的原点周围，我没有太多丢失的信息。
首先，我做球面转换。
[ydim,xdim,zdim] = size(myimg);
[x,y,z] = meshgrid(1:xdim, 1:ydim, 1:zdim);
x = x - median(x(:)); y = y - median(y(:)); z = z - median(z(:));
[phis, thetas, rs
浏览 12提问于2017-11-27得票数 0
我试图计算一个函数，它依赖于半径，从一个球的中心到半个球体内的任何一点。
首先，定义三个阵列，对应于半径、仰角和方位角上的点。在for循环中，我计算x、y和z坐标来计算函数。
我不确定我是否正确地做了映射。我需要将被评估函数的值存储在与x、y和z坐标对应的三维矩阵中，以便在后处理步骤中绘制切片，但我无法确定如何定义函数矩阵的大小。
在笛卡尔坐标系中，由于可以将每个坐标与矩阵的维数联系起来，所以非常容易。这就是为什么我需要一些关于如何滑动矩阵的指导，因为我没有带有笛卡尔坐标的三维矩阵。如何从球面坐标构造这个矩阵？
任何帮助都将不胜感激！
以下是我(无果)的尝试：
import numpy as
浏览 1提问于2022-04-12得票数 0
给定三个坐标(每个坐标都有x、y和z值)，我如何使用numpy和/或scipy来计算结果平面的倾斜(或倾斜)？
a = np.array([32.49, -39.96,-3.86])
b = np.array([31.39, -39.28, -4.66])
c = np.array([31.14, -38.09,-4.49])
我要使用此计算来过滤屋顶段的LiDAR点云数据集。所以屋顶的角度在30度到60度之间。
我知道我必须旋转由三个坐标定义的平面来计算所需的角度，但我不知道如何使用numpy/scipy来实现这一点。我可能需要的是这样的循环：
更新：
Paul Panzer
浏览 0提问于2017-03-20得票数 1
我正在从学习OpenGL。我知道如何将法线(从法线贴图采样)从切线空间转换到世界空间，以及为什么这在中是必要的。
但在中，它再次将向量从切线空间转换到世界空间！
float sampleDelta = 0.025;
float nrSamples = 0.0;
for(float phi = 0.0; phi < 2.0 * PI; phi += sampleDelta)
{
for(float theta = 0.0; theta < 0.5 * PI; theta += sampleDelta)
{
// spherical to cartes
浏览 0提问于2019-06-11得票数 0
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我在单元球面上有几个点，它们是按照中描述的算法分布的(并在下面的代码中实现)。在每一点上，我都有一个值，在我的特殊情况下，它代表1减去一个小错误。如果这很重要，那么错误就在[0, 0.1]中，所以我的值在[0.9, 1]中。
可悲的是，计算错误是一个代价高昂的过程，我不能这样做，因为我想要多少点。尽管如此，我还是希望我的情节看起来像是在策划“连续”的事情。因此，我想要拟合一个插值函数到我的数据，以便能够采样多少点，我想。
经过一番研究，我发现了，它似乎完全是我想做的。但我不能让它正常工作。
问题：，我能用什么来插值(样条，线性插值，现在任何事情都可以)，我的数据在单位球面上？答案可以是“您误用
浏览 4提问于2021-06-30得票数 5
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球面上的点
、、
我是Python的新手，我有一个半径(R)的球体，并以(x0，y0，z0)为中心。现在，我需要找到那些点，它们要么在球面上，要么在球体内，例如点(x1，y1，z1)，它们满足(x1-X0)**2+(y1-Y0)**2+(Z1-X0)*82)**1/2 <= R. i只想以numpy数组的形式打印这些点的坐标。输出应该是这样的-[x11，y11，z11，x12，y12，z12，.]。到目前为止我有以下代码-
import numpy as np
import math
def create_points_around_atom(number,atom_coordinates):
浏览 0提问于2018-12-29得票数 0
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我目前正在尝试使用GLUT库在OpenGL中实现一个虚拟的arcball。到目前为止，我正在通过对鼠标的新旧坐标进行标准的弧球计算来计算旋转轴和旋转角。但是我想要得到角度theta1，theta2，theta3，这样物体通过theta1绕X轴旋转，通过theta2绕Y轴旋转，通过theta3绕Z轴旋转，会产生和以前一样的效果。
浏览 0提问于2011-08-17得票数 2
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我开始为我的程序中应该使用的一个类做草稿，我首先写了这段代码：
import math
import numpy as np
R = 6.371e6
phi_src, theta_src = 10, 40
phi_det,theta_det = -21, 10
depth_src, depth_det = 0,0 # both on the surface
l = 0
class Trajectory:
def __init__(self,
phi_src,
theta_src,
浏览 1提问于2016-03-01得票数 0
1回答
请问这个有什么问题吗？我想要定义笛卡儿坐标系，然后我要计算关于x轴的圆柱坐标。
我有个错误：
R = math.sqrt(y[i]**2 + z[i]**2)
TypeError: only size-1 arrays can be converted to Python scalars
代码：
import numpy as np
import math
XMIN =-0.15
XMAX = 0.15
YMIN = -0.1
YMAX = 0.1
ZMIN = -0.1
ZMAX = 0.1
sampling = 100
x_ = np.linspace(XMIN, XMAX,
浏览 2提问于2020-05-29得票数 0
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2回答
这是我找到并略微修改过的代码。如何从原点缩放颜色并从原点设置轴以进行可视化？我试着寻找信息，但大部分都是2d图。
在这里，我添加了两个间隔为45度的theta和phi数组，以及一个表示信号功率的随机数组。该图可以工作，但信号和间隔不太正确。我的目标是从原点添加坐标轴，并从原点缩放颜色。
import pandas as pd
import numpy as np
import scipy as sci
import matplotlib.pyplot as plt
import mpl_toolkits.mplot3d.axes3d as Axes3D
from matplotlib impo
浏览 3提问于2019-02-22得票数 3
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