模拟5个三维离散点作为物体运动轨迹上的点,在每相邻两个点中插入50个点并绘制非线性拟合曲线,最后使用滤波使曲线变平滑,给出所有的python代码

时间: 2024-02-24 18:55:24 浏览: 16
好的,我来为您提供Python代码。首先,我们需要导入所需的库:numpy、matplotlib和scipy。 ```python import numpy as np import matplotlib.pyplot as plt from scipy.interpolate import make_interp_spline, BSpline from scipy.signal import savgol_filter ``` 接下来,我们可以随机生成5个三维离散点,并将它们绘制出来。 ```python # 随机生成5个三维离散点 x = np.random.rand(5, 3) * 10 # 绘制三维散点图 fig = plt.figure() ax = fig.add_subplot(111, projection='3d') ax.scatter(x[:, 0], x[:, 1], x[:, 2], c='r', marker='o') plt.show() ``` 接下来,我们需要在每相邻两个点中插入50个点。我们可以使用numpy中的linspace函数来实现。 ```python # 在每相邻两个点中插入50个点 t = np.linspace(0, 1, 55) x_new = np.zeros((20, 3)) for i in range(4): t1, t2 = t[i*55:(i+1)*55], t[(i+1)*55:(i+2)*55] x1, x2 = x[i], x[i+1] x_new[i*5:(i+1)*5] = x1 + (x2 - x1) * t1[:-5, np.newaxis] x_new[(i+1)*5:(i+2)*5] = x1 + (x2 - x1) * t2[5:, np.newaxis] ``` 现在,我们可以使用scipy库中的插值函数来拟合非线性曲线。我们可以使用make_interp_spline函数来创建样条插值对象,并使用BSpline函数来评估插值点。 ```python # 创建样条插值对象 t_new = np.linspace(0, 1, 100) spl = make_interp_spline(t, x_new, k=3) # 评估插值点 x_smooth = spl(t_new) # 绘制平滑曲线 fig = plt.figure() ax = fig.add_subplot(111, projection='3d') ax.plot(x_smooth[:, 0], x_smooth[:, 1], x_smooth[:, 2], 'b') plt.show() ``` 最后,我们可以使用savgol_filter函数来对曲线进行平滑处理。 ```python # 对曲线进行平滑处理 x_smooth = savgol_filter(x_smooth, window_length=7, polyorder=3) # 绘制平滑曲线 fig = plt.figure() ax = fig.add_subplot(111, projection='3d') ax.plot(x_smooth[:, 0], x_smooth[:, 1], x_smooth[:, 2], 'b') plt.show() ``` 完整代码如下:

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