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scipy.spatial.

ConvexHull#

class scipy.spatial.ConvexHull(points, incremental=False, qhull_options=None)#

N 维中的凸包。

在版本 0.12.0 中添加。

参数:
points浮点数 ndarray，形状 (npoints, ndim)

从中构建凸包的点的坐标

incrementalbool，可选

允许增量添加新点。 这会占用一些额外的资源。

qhull_optionsstr，可选

传递给 Qhull 的其他选项。 有关详细信息，请参阅 Qhull 手册。（默认：对于 ndim > 4 为“Qx”，否则为 “”）始终启用选项“Qt”。

引发:
QhullError

当 Qhull 遇到错误情况时引发，例如在未启用解决选项时出现几何退化。

ValueError

如果给出的输入数组不兼容，则引发此错误。

注意

凸包是使用 Qhull 库 计算的。

参考文献

示例

随机点集的凸包

>>> from scipy.spatial import ConvexHull, convex_hull_plot_2d
>>> import numpy as np
>>> rng = np.random.default_rng()
>>> points = rng.random((30, 2))   # 30 random points in 2-D
>>> hull = ConvexHull(points)

绘制它

>>> import matplotlib.pyplot as plt
>>> plt.plot(points[:,0], points[:,1], 'o')
>>> for simplex in hull.simplices:
...     plt.plot(points[simplex, 0], points[simplex, 1], 'k-')

我们也可以直接使用凸包的顶点，对于二维凸包，保证顶点按逆时针顺序排列

>>> plt.plot(points[hull.vertices,0], points[hull.vertices,1], 'r--', lw=2)
>>> plt.plot(points[hull.vertices[0],0], points[hull.vertices[0],1], 'ro')
>>> plt.show()
../../_images/scipy-spatial-ConvexHull-1_00_00.png

从某个点可见的面

创建一个正方形，并在正方形上方添加一个点。

>>> generators = np.array([[0.2, 0.2],
...                        [0.2, 0.4],
...                        [0.4, 0.4],
...                        [0.4, 0.2],
...                        [0.3, 0.6]])

使用 QG 选项调用 ConvexHull。 QG4 表示计算不包括点 4 的凸包部分，表示从点 4 可见的面。

>>> hull = ConvexHull(points=generators,
...                   qhull_options='QG4')

“good”数组指示哪些面从点 4 可见。

>>> print(hull.simplices)
    [[1 0]
     [1 2]
     [3 0]
     [3 2]]
>>> print(hull.good)
    [False  True False False]

现在绘制它，突出显示可见的面。

>>> fig = plt.figure()
>>> ax = fig.add_subplot(1,1,1)
>>> for visible_facet in hull.simplices[hull.good]:
...     ax.plot(hull.points[visible_facet, 0],
...             hull.points[visible_facet, 1],
...             color='violet',
...             lw=6)
>>> convex_hull_plot_2d(hull, ax=ax)
    <Figure size 640x480 with 1 Axes> # may vary
>>> plt.show()
../../_images/scipy-spatial-ConvexHull-1_01_00.png
属性:
points双精度浮点数 ndarray，形状 (npoints, ndim)

输入点的坐标。

vertices整数 ndarray，形状 (nvertices,)

形成凸包顶点的点的索引。 对于二维凸包，顶点按逆时针顺序排列。 对于其他维度，它们按输入顺序排列。

simplices整数 ndarray，形状 (nfacet, ndim)

形成凸包的简单面的点的索引。

neighbors整数 ndarray，形状 (nfacet, ndim)

每个面的相邻面的索引。 第 k 个邻居与第 k 个顶点相对。 -1 表示没有邻居。

equations双精度浮点数 ndarray，形状 (nfacet, ndim+1)

形成面的超平面方程 [法线，偏移量]（更多信息请参阅 Qhull 文档）。

coplanar整数 ndarray，形状 (ncoplanar, 3)

共面点的索引以及最近的面和最近的顶点索引的相应索引。 由于数值精度问题，共面点是不包含在三角剖分中的输入点。

如果未指定选项“Qc”，则不会计算此列表。

goodbool 或 None 的 ndarray

一个一维布尔数组，指示哪些面是好的。 与计算好面的选项一起使用，例如 QGn 和 QG-n。 好面被定义为从点 n 可见 (n) 或不可见 (-n) 的面，其中 n 是 “points” 中的第 n 个点。 “good” 属性可用作 “simplices” 的索引，以返回好的（可见的）面：simplices[good]。一个面仅从凸包外部可见，共面性和退化都不能算作可见性的情况。

如果未指定 “QGn” 或 “QG-n” 选项，则返回 None。

在版本 1.3.0 中添加。

area浮点数

当输入维度 > 2 时，凸包的表面积。 当输入 points 为二维时，这是凸包的周长。

在版本 0.17.0 中添加。

volume浮点数

当输入维度 > 2 时，凸包的体积。 当输入 points 为二维时，这是凸包的面积。

在版本 0.17.0 中添加。

方法

add_points(points[, restart])

处理一组额外的新点。

close()

完成增量处理。
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