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用python實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)地球
素材
本文只講最簡(jiǎn)單也是最常見(jiàn)的正側(cè)面旋轉(zhuǎn)地球。
首先你得有一張360度貼圖，效果如下圖。在網(wǎng)上搜一下，這種圖很多，容易獲得。
它的特點(diǎn)是高度恰好是寬度的一半，因?yàn)榈厍蛞恢苡?60度，而從南極到北極只有180度。這種360度貼圖，標(biāo)明了每個(gè)經(jīng)緯度上地球的表面效果。仔細(xì)觀察會(huì)注意到，南北兩極變形劇烈，而中間地帶和我們經(jīng)常見(jiàn)到的地圖比較相似。
我們稱它為經(jīng)緯度貼圖。
基本原理
旋轉(zhuǎn)地球之所以看起來(lái)是旋轉(zhuǎn)的，只是因?yàn)樗厦骘@示的內(nèi)容在變。其實(shí)起點(diǎn)只是一個(gè)圓。我們所做的，只是把經(jīng)緯度貼圖中的像素以合理的方式貼到圓上去。然后再把一幀幀圖片連接為GIF動(dòng)圖即可。
貼圖的方法是：
1、選擇圓內(nèi)的所有點(diǎn)。
2、計(jì)算每一點(diǎn)對(duì)應(yīng)的經(jīng)緯度。
3、從經(jīng)緯度貼圖上獲取該經(jīng)緯度對(duì)應(yīng)的xy坐標(biāo)
4、獲取像素寫(xiě)入圖片
5、制作GIF
計(jì)算過(guò)程是比較簡(jiǎn)單的球面幾何，下面結(jié)合代碼講解。
1 獲得圓內(nèi)所有的點(diǎn)
這個(gè)比較簡(jiǎn)單
img= Image.new('RGBA', (300,300), 'black')
w= img.size[0]
h= img.size[1]
pxList=[]
pyList=[]
for i in range(w):
for j in range(h):
r= math.sqrt((i-w/2)**2+(j-h/2)**2)
if r<150:
pxList.append(i)
pyList.append(j)2 計(jì)算經(jīng)緯度
首先從平面坐標(biāo)獲得三維坐標(biāo)
球面上的任意一點(diǎn)，有一個(gè)規(guī)律是x2 + y2 + z2 = 1
我們就用這個(gè)原理，可以獲得圓內(nèi)每個(gè)點(diǎn)的z值
根據(jù)x,y,z計(jì)算球面的經(jīng)緯度
為了讓計(jì)算速度盡量快一些，這里用numpy
def calcSphereXY2XYZ(px, py, maxHeight, longOffset):
v0x= np.array(px)
v0y= np.array(py)
v03= np.subtract(v0x, maxHeight)
v04= np.subtract(v0y, maxHeight)
v1x= np.true_divide(v03, maxHeight)
v1y= np.true_divide(v04, maxHeight)
v07= np.power(v1x,2)
v08= np.power(v1y,2)
v09= np.add(v07,v08)
v0a= np.subtract(1,v09)
v1z= np.power(v0a,1/2) # z
# print('z:', max(v1z), min(v1z))
v1lat= np.multiply(v1y, math.pi/2) # lat
v0lon= np.arctan2(v1z, -v1x)
v1lon= np.add(v0lon, longOffset) # long
v2lon= np.fmod(v1lon, math.pi*2) # long
return v2lon, v1lat3 獲取經(jīng)緯度對(duì)應(yīng)的xy坐標(biāo)
就是一個(gè)簡(jiǎn)單的坐標(biāo)映射
def calcShpereLatLong2XY(vlon, vlat, width, height): v3x0=np.multiply(vlon, width/2/math.pi) v3y0=np.multiply(vlat, height/math.pi) v3y1=np.add(v3y0, height/2) v3x2=v3x0.astype(np.integer) v3y2=v3y1.astype(np.integer) return v3x2, v3y2
4 獲得像素點(diǎn)，并寫(xiě)入圖片
首先，載入經(jīng)緯度貼圖的素材并轉(zhuǎn)為numpy格式
imgBack= Image.open('EARTH_small.bmp')
width= imgBack.size[0]
height= imgBack.size[1]
imgBack= imgBack.convert('RGBA')
arrayBack= np.array(imgBack)注意轉(zhuǎn)換后的XY是反的，取點(diǎn)并直接賦值即可
color= arrayBack[npy, npx] for i in range(len(pxList)): x= pxList[i] y= pyList[i] cc=color[i] # print(cc) cc= tuple(cc) img.putpixel((x,y), cc)
5 GIF制作
使用的是imageio庫(kù)
frames=[]
for i in range(0, 360, 10):
a= -i*math.pi/ 180
img= getPic(a)
str1= 'temp%03d.png'%i
img.save(str1)
im = imageio.imread(str1)
frames.append(im)
# img.show()
imageio.mimsave('earth.gif', frames, 'GIF', duration=0.25)更多Python知識(shí)，請(qǐng)關(guān)注Python視頻教程??！
當(dāng)前名稱：創(chuàng)新互聯(lián)Python教程：Python中用代碼實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)地球！
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