如何用Python代碼實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)地球

小編給大家分享一下如何用Python代碼實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)地球，希望大家閱讀完這篇文章后大所收獲，下面讓我們一起去探討方法吧！

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、獲取像素寫入圖片

5、制作GIF

計(jì)算過程是比較簡(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, v1lat

3 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

    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)

看完了這篇文章，相信你對(duì)如何用Python代碼實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)地球有了一定的了解，想了解更多相關(guān)知識(shí)，歡迎關(guān)注億速云行業(yè)資訊頻道，感謝各位的閱讀！