在 Matplotlib 中的 3D 空间中的外部和内部多边形之间填充

Question

我有一个带空隙的 3D 梁截面（从 2D Shapley 多边形开始），我需要在 Matplotlib 3D 空间中绘制它。我根据光束的长度添加 z 坐标，并首先过滤所有涉及的多边形，并使用以下代码在 Matplotlib 3D 空间中绘制它们。目前我能够填补空白（见附图）但这不是我想要的。

1. 如何填充空隙和外部多边形（我的意思是实心部分）。 2. 另一个问题是为什么它不按比例（纵横比在不同方向似乎不同）

   将 numpy 导入为 np 从 sympy import Line，Polygon as Polyg 从 mpl_toolkits.mplot3d 导入 Axes3D 从 mpl_toolkits.mplot3d.art3d 导入 Poly3DCollection 将 matplotlib.pyplot 导入为 plt 将 numpy 导入为 np 从 shapely.geometry 导入多边形、线串、点 从 shapely.geometry.polygon 导入 orient

   @静态方法 def by_two_polygons（shaplypoly，长度=10000，make_ccw=True）： """ 从 pyny 中提取。静态方法。创建一个封闭的pyny.Polyhedron连接 两个多边形。两个多边形必须具有相同数量的 顶点。创建的多面体的面必须是平面的， 否则，将引发错误。

    The Polyhedron will have the *poly1* and *poly2* as "top" and
    "bottom" and the rest of its faces will be generated by matching
    the polygons' vertices in twos.
   
    .. warning:: If an error is raised, probably the Polyhedron
        have non-planar faces.
    .. warning:: If the Polyhedra are not created with this method
        or ``Place.add_extruded_obstacles()``, holes will not be
        added.
    """
    if type(shaplypoly) == Polygon:
        xe, ye = shaplypoly.exterior.xy
        epoly_cord = list(zip(xe, ye))
        #make np array
        e = np.array(epoly_cord)
        ipoly_cord = []
        if shaplypoly.interiors:
            for i, interior in enumerate(shaplypoly.interiors):
                ppx, ppy = zip(*interior.coords)
                ipoly = Polygon(list(zip(ppx, ppy)))
                ipoly_cord.append(list(zip(ppx, ppy)))
   
        # add extra z variable and assign two polygons beam start location and beam end location
        poly1_points = np.insert(e, 2, 0, axis=1)
        poly2_points = np.insert(e, 2, length, axis=1)
   
        poly1 = poly1_points
        poly2 = poly2_points
   
    vertices = np.dstack((poly1, poly2))
    polygons = []
    polygonsi = []
    for i in np.arange(vertices.shape[0]) - 1:
        polygons.append(np.array([vertices[i, :, 1],
                                  vertices[i + 1, :, 1],
                                  vertices[i + 1, :, 0],
                                  vertices[i, :, 0]]))
    polygons.append(poly1)
    polygons.append(poly2)
   
    if shaplypoly.interiors:
        for iploy in ipoly_cord:
            i=iploy
            polyi1_points = np.insert(i, 2, 0, axis=1)
            polyi2_points = np.insert(i, 2, length, axis=1)
            verticesi = np.dstack((polyi1_points, polyi2_points))
   
            for i in np.arange(verticesi.shape[0]) - 1:
                polygonsi.append(np.array([verticesi[i, :, 1],
                                          verticesi[i + 1, :, 1],
                                          verticesi[i + 1, :, 0],
                                          verticesi[i, :, 0]]))
            polygonsi.append(polyi1_points)
            polygonsi.append(polyi2_points)
   
    return polygons,polygonsi
   

   类 plot3Dbeam（对象）： def init(self, shapelypoly, length): self.shapelypoly = shapelypoly self.length = 长度 self.epoly_cord = self.extract_poly()[0] self.ipoly_cords = self.extract_poly() xe, ye = self.shapelypoly.exterior.xy self.ymax = max(ye) self.ymin = min(ye) self.xmax = max(xe) self.xmin = min(xe)

        # making polygons for two ends of beams with z cordninates
        #self.e = np.array(self.epoly_cord)
        #self.poly1_points = np.insert(self.e, 2, 0, axis=1)
        #self.poly2_points = np.insert(self.e, 2, self.length, axis=1)
   
   
   
    def extract_poly(self):
        xe, ye = self.shapelypoly.exterior.xy
        epoly_cord = list(zip(xe, ye))
        ipoly_cord = []
        if self.shapelypoly.interiors:
            for i, interior in enumerate(self.shapelypoly.interiors):
                ppx, ppy = zip(*interior.coords)
                ipoly = Polygon(list(zip(ppx, ppy)))
                ipoly_cord.append(list(zip(ppx, ppy)))
        return epoly_cord, ipoly_cord
   
    def plot_exbeam(self):
        A = by_two_polygons(self.shapelypoly, self.length, make_ccw=True)[0]
        B = by_two_polygons(self.shapelypoly, self.length, make_ccw=True)[1]
   
        fig = plt.figure()
        ax = Axes3D(fig, auto_add_to_figure=False)
        #ax.set_xlim3d(0, self.xmax-self.xmin)
        #ax.set_ylim3d(0, self.length)
        #ax.set_zlim3d(0, self.ymax-self.ymin)
        ax.set_box_aspect([1, 1, 1])
        fig.add_axes(ax)
        for i in range(0, len(A)):
            x, y, z = zip(*A[i])
            x1 = [*(x)]
            y1 = [*(y)]
            z1 = [*(z)]
            ax.plot(x1, z1, y1, 'b')  # interchange the axis to get correct oriantation
   
        for i in range(0, len(B)):
            xi, yi, zi = zip(*B[i])
            x2 = [*(xi)]
            y2 = [*(yi)]
            z2 = [*(zi)]
            ax.plot(x2, z2, y2, 'r')  # interchange the axis to get correct oriantation
            #xx=[a_i - b_i for a_i, b_i in zip(x1, x2)]
            #yy= [a_i - b_i for a_i, b_i in zip(y1, y2)]
            #zz=[a_i - b_i for a_i, b_i in zip(z1, z2)]
   
            verts = [list(zip(x2, z2, y2))]  # this is important variable to fill in between later
            ax.add_collection3d(Poly3DCollection(verts, facecolors='cyan', linewidths=1, edgecolors='b', alpha=.25))
   
        ax.set_xlabel('x')
        ax.set_ylabel('y')
        ax.set_zlabel('z')
        ax.view_init(30, 120)
        plt.show()
   

   实心多边形示例

   ＃poly_1 = [（0.0，0.0），（378.5，0.0），（506.3928608，1349.62385），（613.5，1424.62385），（1137.53385，1137.53385，1424.62385） 1515.45991），（1033.4，1720.910743），（-1033.4，1720.910743），（-1033.4，1515.459991），（-1150.0，115.0，1515.45991） , (-506.3928608, 1349.62385), (-378.5, 0.0), (0.0, 0.0)] shell = [（0.0，0.0），（378.5，0.0），（506.3928608，1349.62385），（613.5，1424.62385），（1137.53385，1124.62385） ，（1033.4，1720.910743），（-1033.4，1720.910743），（-1033.4，1515.459991），（-1150.0，1515.459991），（-11150.0 -506.3928608, 1349.62385), (-378.5, 0.0), (0.0, 0.0)] hole1 = [（0.0，300.0），（309.0，358.0），（418.0，1475.254307），（445.179014，1475.254307），（445.179014，1500.545525） , 1475.254307), (-309.0, 358.0), (0.0, 300.0)] 孔 2=[(0.0, 50), (200, 50), (200, 250), (-200, 250), (-200, 50),(0, 50)] 孔 1 = 列表（反转（孔 1）） 孔 2 = 列表（反转（孔 2）） 洞=（洞1，洞2） 多边形=东方（多边形（壳，孔））

   poly = Polygon(polygon) # shapley poly default ploy in app plot3Dbeam(poly,length=20000).plot_exbeam()