使用Python进行空间数据操作的shapely库
最编程
2024-02-03 18:54:44
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python-shapely
目录
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python-shapely
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主要对象
- 通用对象方法
- Point
- LineStrings
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Polygon
- 多边形关系
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主要对象
shapely 是一个专门进行二维平面图像计算包
shapely是一个BSD授权的Python包。是专门做图形计算,用于操作和分析笛卡尔坐标系中的几何对象 ,基本上图形线段,点的判断包里都有,shapely里主要由Point,LineString,Polygon这三类组成。
主要对象
常用对象 | 说明 | |
---|---|---|
Point |
点 | |
LineString |
线段 | |
Polygon |
多边形 |
通用对象方法
共有属性
共有属性 | 描述 | |
---|---|---|
object.area |
获得面积 | |
object.bounds |
获得边界 (minx,miny,maxx,maxy) | |
object.length |
长度 | |
object.geom_type |
获得类型 Point | |
object.distance(other) |
获取和其他对象距离,不限于本类型 | |
object.is_empty |
是否为空 | |
object.is_valid |
是否有效 |
from shapely.geometry import Point
from shapely.geometry import LineString
print (Point(0,0).distance(Point(0,1)))
line = LineString([(0,0), (1,1), (1,2)])
print(line.area)
print(bine.bounds)
print(line.length)
print(line.geom_type)
# ----------------------------------------------------------
1.0
0.0
(0.0, 0.0, 1.0, 2.0)
2.414213562373095
'LineString'
Point
点对象
点对象具有零面积和非零长度
from shapely.geometry import Point
# 三种创建方式
point = Point(1,1)
point_2 = Point((1,1))
point_3 = Point(point) # 复制已有的点对象
print(point.area) # 点的 area==0.0
print(ponit.length) # 点的 length==0.0
# 得到X,y
# Point.x,Point.y,Point.z : 获取对应x,y,z坐标值
print(point.x) # 1.0
print(point.y) # 1.0
# (minx, miny, maxx, maxy) 元组
print(point.bounds) #(1)
# Point.coords: 返回坐标值
# 通过 coords得到 x,y
print(list(p.coords)) # [(1.0,1.0)]
# coords可以被切片
print(p.coords[:]) # [(1.0,1.0)]
LineStrings
LineStrings
构造函数传入参数是2个或多个点序列
线段对象
线段对象具有零面积和非零长度
from shapely.geometry import LineString
line = LinearRing([(0, 0), (1, 1), (1, 0)]) # 创建线段对象
print(line.area)
#0
print(line.length)
#3.4142135623730949
print(line.bounds) #边界
#(0.0, 0.0, 1.0, 1.0)
Polygon
多边形对象----为了结果的正确性,建议强制指定为凸多边形
Polygon
构造函数采用两个位置参数。 第一个是(x,y [,z])
点元组的有序序列,其处理方式与LinearRing
情况完全相同。 第二个是可选的无序环状序列,用于指定特征的内部边界或“孔”。
from shapely.geometry import Polygon
polygon = Polygon([(0, 0), (1, 1), (1, 0)])
# 三角形
print(polygon.area)
print(polygon.length)
print(polygon.bounds)
print(polygon.boundary)
#0.5
#3.414213562373095
#(0.0, 0.0, 1.0, 1.0)
#LINESTRING (0 0, 1 1, 1 0, 0 0)
多边形关系
object.bound
- 返回最小的外接正矩形
polygon = Polygon([(0, 0),(1, 1), (1, 0)])
print(polygon.bounds)
#(0.0, 0.0, 1.0, 1.0) # xmin,ymin,xmax,ymax
object.boundary
- 返回表示对象的集合论边界的低维对象
polygon = Polygon([(0, 0), (2, 2), (2, 0)])
print(polygon.boundary)
# 降一维度,由多边形变成线段
# 最小对象集合
#LINESTRING (0 0, 2 2, 2 0, 0 0)
line = LinearRing([(0, 0), (1, 1), (1, 0)]) # 创建线段对象
print(line.boundary)
#MULTIPOINT EMPTY
object.centroid
- 返回对象的几何质心
line = LinearRing([(0, 0), (1, 1), (1, 0)]) # 创建线段对象
polygon = Polygon([(0, 0), (0,1),(1, 1), (1, 0)])
print(polygon.centroid)
print(line.centroid)
#POINT (0.5 0.5)
#POINT (0.6464466094067263 0.3535533905932737)
进阶属性
进阶属性 | 描述 | |
---|---|---|
object.contains(other) |
是否包含 | |
object.difference(other) |
差集 | |
object.intersection(other) |
交集 | |
object.symmetric_difference(other) |
对称差集 | |
object.union(other) |
并集 |
object.intersection(other)
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交集
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返回此对象与另一个几何对象的交集的表示形式
-
a,b相交的部分 即 a∩b
polygon1 = Polygon([(0, 0), (0, 1), (1, 1), (1, 0)])
polygon2 = Polygon([(0, 0), (0.5, 1), (-0.5, 1), (-1, 0)])
box=polygon1.intersection(polygon2)
print(box)
print(box.area)
#POLYGON ((0 0, 0 1, 0.5 1, 0 0))
#0.25
# 如果两个图形没有交集
polygon1 = Polygon([(0, 0), (0, 1), (1, 1), (1, 0)])
polygon2 = Polygon([(0, 0), (-0.5, 1), (-1, 0)])
box=polygon2.intersection(polygon1)
print(box)
print(box.area)
#POINT (0 0)
#0.0
object.difference(other)
- 返回组成该几何对象的点的表示,这些点不组成另一个对象
- a - (a,b相交的部分) 即 a - (a∩b)
polygon1 = Polygon([(0, 0), (0, 1), (1, 1), (1, 0)])
polygon2 = Polygon([(0, 0), (0.5, 1), (-0.5, 1), (-1, 0)])
polygon1 = Polygon([(0, 0), (0, 1), (1, 1), (1, 0)])
polygon2 = Polygon([(0, 0), (0.5, 1), (-0.5, 1), (-1, 0)])
box=polygon2.difference(polygon1)
print(box)
print(box.area)
#POLYGON ((0 0, -1 0, -0.5 1, 0 1, 0 0))
#0.75
object.symmetric_difference(other)
- 返回此对象中不在另一个几何对象中的点以及另一个不在此几何对象中的点的表示
- a,b的并集-a,b的交集 即 (a∪b) - (a∩b)
object.union(other)
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并集
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返回此对象和另一个几何对象的点并集的表示形式
-
a,b的并集 即 a∪b
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更高效的方法:
shapely.ops.unary_union()
polygon1 = Polygon([(0, 0), (0, 1), (1, 1), (1, 0)])
polygon2 = Polygon([(0, 0), (0.5, 1), (-0.5, 1), (-1, 0)])
box = polygon2.union(polygon1)
print(box)
print(box.area)
#POLYGON ((0 1, 0.5 1, 1 1, 1 0, 0 0, -1 0, -0.5 1, 0 1))
#1.75
还有很多有意思的用法:
参考:
https://blog.****.net/linzi1994/article/details/106484538
推荐阅读
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一种结构设计模式,允许在对象中动态添加新行为。它通过创建一个封装器来实现这一目的,即把对象放入一个装饰器类中,然后把这个装饰器类放入另一个装饰器类中,以此类推,形成一个封装器链。这样,我们就可以在不改变原始对象的情况下动态添加新行为或修改原始行为。 在 Java 中,实现装饰器设计模式的步骤如下: 定义一个接口或抽象类作为被装饰对象的基类。 公共接口 Component { void operation; } } 在本例中,我们定义了一个名为 Component 的接口,该接口包含一个名为 operation 的抽象方法,该方法定义了被装饰对象的基本行为。 定义一个实现基类方法的具体装饰对象。 公共类 ConcreteComponent 实现 Component { public class ConcreteComponent implements Component { @Override public void operation { System.out.println("ConcreteComponent is doing something...") ; } } 定义一个抽象装饰器类,该类继承于基类,并将装饰对象作为一个属性。 公共抽象类装饰器实现组件 { protected Component 组件 public Decorator(Component component) { this.component = component; } } @Override public void operation { component.operation; } } } 在这个示例中,我们定义了一个名为 Decorator 的抽象类,它继承了 Component 接口,并将被装饰对象作为一个属性。在操作方法中,我们调用了被装饰对象上的同名方法。 定义一个具体的装饰器类,继承自抽象装饰器类并实现增强逻辑。 公共类 ConcreteDecoratorA extends Decorator { public ConcreteDecoratorA(Component 组件) { super(component); } } public void operation { super.operation System.out.println("ConcreteDecoratorA 正在添加新行为......") ; } } 在本例中,我们定义了一个名为 ConcreteDecoratorA 的具体装饰器类,它继承自装饰器抽象类,并实现了操作方法的增强逻辑。在操作方法中,我们首先调用被装饰对象上的同名方法,然后添加新行为。 使用装饰器增强被装饰对象。 公共类 Main { public static void main(String args) { Component 组件 = new ConcreteComponent; component = new ConcreteDecoratorA(component); 组件操作 } } 在这个示例中,我们首先创建了一个被装饰对象 ConcreteComponent,然后通过 ConcreteDecoratorA 类创建了一个装饰器,并将被装饰对象作为参数传递。最后,调用装饰器的操作方法,实现对被装饰对象的增强。 使用场景 在 Java 中,装饰器模式被广泛使用,尤其是在 I/O 中。Java 中的 I/O 库使用装饰器模式实现了不同数据流之间的转换和增强。 让我们打开文件 a.txt,从中读取数据。InputStream 是一个抽象类,FileInputStream 是专门用于读取文件流的子类。BufferedInputStream 是一个支持缓存的数据读取类,可以提高数据读取的效率,具体代码如下: @Test public void testIO throws Exception { InputStream inputStream = new FileInputStream("C:/bbb/a.txt"); // 实现包装 inputStream = new BufferedInputStream(inputStream); byte bytes = new byte[1024]; int len; while((len = inputStream.read(bytes)) != -1){ System.out.println(new String(bytes, 0, len)); } } } } 其中 BufferedInputStream 对读取数据进行了增强。 这样看来,装饰器设计模式和代理模式似乎有点相似,接下来让我们讨论一下它们之间的区别。 第三,与代理模式的区别: 代理模式的目的是控制对对象的访问,它在对象外部提供一个代理对象来控制对原对象的访问。代理对象和原始对象通常实现相同的接口或继承相同的类,以确保两者可以相互替换。 装饰器模式的目的是动态增强对象的功能,而这是通过对象内部的包装器来实现的。在装饰器模式中,装饰器类和被装饰对象通常实现相同的接口或继承自相同的类,以确保两者可以相互替代。装饰器模式也被称为封装器模式。 在代理模式中,代理类附加了与原类无关的功能。
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Python 使用 pyodbc 访问数据库的操作方法详情
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[姿势估计] 实践记录:使用 Dlib 和 mediapipe 进行人脸姿势估计 - 本文重点介绍方法 2):方法 1:基于深度学习的方法:。 基于深度学习的方法:基于深度学习的方法利用深度学习模型,如卷积神经网络(CNN)或递归神经网络(RNN),直接从人脸图像中学习姿势估计。这些方法能够学习更复杂的特征表征,并在大规模数据集上取得优异的性能。方法二:基于二维校准信息估计三维姿态信息(计算机视觉 PnP 问题)。 特征点定位:人脸姿态估计的第一步是通过特征点定位来检测和定位人脸的关键点,如眼睛、鼻子和嘴巴。这些关键点提供了人脸的局部结构信息,可用于后续的姿势估计。 旋转表示:常见的旋转表示方法包括欧拉角和旋转矩阵。欧拉角通过三个旋转角度(通常是俯仰、偏航和滚动)描述头部的旋转姿态。旋转矩阵是一个 3x3 矩阵,表示头部从一个坐标系到另一个坐标系的变换。 三维模型重建:根据特征点的定位结果,三维人脸模型可用于姿势估计。通过将人脸的二维图像映射到三维模型上,可以估算出人脸的旋转和平移信息。这就需要建立人脸的三维模型,然后通过优化方法将模型与特征点对齐,从而获得姿势估计结果。 特征点定位 特征点定位是用于检测人脸关键部位的五官基础部分,还有其他更多的特征点表示方法,大家可以参考我上一篇文章中介绍的特征点检测方案实践:人脸校正二次定位操作来解决人脸校正的问题,客户在检测关键点的代码上略有修改,坐标转换部分客户见上图 def get_face_info(image). img_copy = image.copy image.flags.writeable = False image = cv2.cvtColor(image, cv2.COLOR_BGR2RGB) results = face_detection.process(image) # 在图像上绘制人脸检测注释。 image.flags.writeable = True image = cv2.cvtColor(image, cv2.COLOR_RGB2BGR) box_info, facial = None, None if results.detections: for detection in results. for detection in results.detections: mp_drawing.Drawing.detection = 无 mp_drawing.draw_detection(image, detection) 面部 = detection.location_data.relative_keypoints 返回面部 在上述代码中,返回的数据是五官(6 个关键点的坐标),这是用 mediapipe 库实现的,下面我们可以尝试用另一个库:dlib 来实现。 使用 dlib 使用 Dlib 库在 Python 中实现人脸关键点检测的步骤如下: 确保已安装 Dlib 库,可使用以下命令: pip install dlib 导入必要的库: 加载 Dlib 的人脸检测器和关键点检测器模型: 读取图像并将其灰度化: 使用人脸检测器检测图像中的人脸: 对检测到的人脸进行遍历,并使用关键点检测器检测人脸关键点: 显示绘制了关键点的图像: 以下代码将参数 landmarks_part 添加到要返回的关键点坐标中。
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41 个下载免费 3D 模型的最佳网站-使用说明:使用权限可能因型号而异。因此,在下载文件之前,请仔细检查每个下载页面上的许可证和使用权限。 17. Clara.io Clara.io 是一个创建 3D 内容的全球平台,也是一个培养新 3D 艺术家的社区。Clara.io 提供+100,000个免费的3D模型,包括OBJ,Blend,STL,FBX,DAE,Babylon.JS,Three.JS格式,用于 Clara.io,Unity 3D,Blender,Sketchup,Cinema 4D,3DS Max和Maya。 使用说明:免费,标准和专业帐户仅供个人使用,如果您需要将 clara.io 用于商业用途,请与销售团队联系。 18. 3DExport 3DExport是一个市场,您可以在其中购买和销售用于CG项目的3D模型,3D打印模型和纹理。它提供15 +不同的3D格式供下载,如3DS MAX(.max),Cinema4D(.c4d),Maya(.mb,.ma),Lightwave(.lwo),Softimage(.xsi),Wavefront OBJ(.obj),Autodesk FBX(.fbx)等。它还提供15种不同的语言! 使用说明:免费下载仅供个人和非商业用途。 19. 3D Warehouse 3D Warehouse是一个开放的库,允许用户共享和下载SketchUp 3D模型,用于建筑,设计,施工和娱乐!任何人都可以免费制作,修改和重新上传内容到3D仓库,您可以找到任何您能想到的东西,如家具,电子产品,室内产品等。 使用说明:3D Warehouse中的所有模型都是免费的,因此任何人都可以下载文件以用于SketchUp甚至其他软件,如AutoCAD,Revit和ArchiCAD。 20. CadNav.com CadNav是CGI平面设计师和CAD / CAM / CAE工程师的在线3D模型库,我们提供超过50000 +免费3D模型和CAD模型下载。在CadNav网站上,您可以下载高质量的多边形网格3D模型,3D CAD实体对象,纹理,Vray材料,3D作品,CAD图纸等。 使用说明:免费下载仅供个人和非商业用途。 21. 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FlippedNormals FlippedNormal 是一个提供计算机图形和 3D 资产的市场,您可以找到许多用于雕刻、建模、纹理、概念艺术、3D 模型、游戏资产或课程的高级资产! 使用说明:使用权限可能因型号而异。因此,在下载文件之前,请仔细检查每个下载页面上的许可证和使用权限。 32. NASA 3D NASA 3D网站是一个在线门户,提供与太空和各种NASA任务相关的大量三维模型和模拟。该网站是用户友好的,并提供有关每个型号的详细信息。该网站允许用户探索和下载几种不同格式的模型,包括 OBJ、STL 和 FBX,只需单击下载按钮即可。 使用说明: 要下载模型,只需单击模型页面上的下载按钮并选择所需的格式。 33. 3DAGOGO (Astroprint) 3DAGOGO 是一个提供广泛 3D 模型的网站,包括角色、车辆和建筑物。3DAGOGO 的独特功能之一是它专注于适合 3D 打印的模型,使其成为希望创建物理原型或模型的设计师的绝佳资源。要使用 3DAGOGO,设计师只需在网站上搜索他们正在寻找的模型类型,然后下载 STL 格式的文件。 使用说明: 要使用 3DAGOGO,只需搜索所需的 3D 模型类型并下载 STL 格式的文件。根据需要自定义模型,并确保在将其用于商业目的之前检查使用权限。 34. FreeCAD FreeCAD是一款了不起的3D建模软件,可让您在计算机上创建令人难以置信的3D设计。该软件可免费下载和使用,它提供了广泛的工具和功能,可用于创建用于各种目的的3D模型。 该网站易于浏览,您可以找到开始使用FreeCAD的所有必要信息。此外,该网站还提供一系列教程和指南,可帮助您了解 3D 建模的来龙去脉。 使用说明: 要下载模型,请访问网站并从库中选择所需的模型。该网站还提供了一系列使用该软件的教程和指南。 35. Pinshape Pinshape是一个提供一系列3D打印模型的网站。网站上提供的型号质量很高,因此您可以确保您的最终印刷产品看起来很棒。该网站提供了广泛的模型,包括从家居用品到小雕像和珠宝的所有物品。 但这还不是Pinshape所能提供的全部!该网站还允许用户上传和共享自己的3D模型。这意味着您不仅可以下载出色的模型,还可以通过分享自己的设计为社区做出贡献。此外,Pinshape 提供了一系列自定义选项,因此您可以调整和调整模型以满足您的特定需求。 使用说明: 要下载模型,请在网站上创建一个帐户,搜索所需的模型,然后单击下载按钮。该网站还为每种型号提供了一系列定制选项。 36.Yeggi Yeggi 提供了大量免费的 3D 模型,您可以下载各种格式的模型,例如 STL、OBJ 和 FBX。该网站易于使用,您可以按关键字、类别或特定网站搜索模型。 Yeggi 对于任何寻找 3D 模型的人来说都是一个很好的资源。它提供了大量的模型集合,从日常物品到复杂的机械,以及介于两者之间的一切。该网站的收藏量在不断增长,每天都有新的型号增加。 使用说明: 要下载模型,请在网站上搜索所需的模型,然后单击下载按钮。该网站还提供指向托管模型的原始网站的链接。 37. Open3DModel 来自开放3D模型的图像 Open3DModel具有各种类别的模型,包括建筑,车辆和角色。无论您需要建筑物,汽车还是人的3D模型,都可以在此网站上找到。 该网站易于浏览,您可以按类别或关键字搜索模型。每个模型都附带预览图像和详细信息,例如文件格式、大小和多边形数量。此信息可以帮助您选择适合您需求的模型。 使用说明: 要下载模型,请访问网站,从库中选择所需的模型,然后单击下载按钮。 使用最好的 3D 资产管理工具简化您的 3D 制作流程。立即试用它们,将您的 3D 项目提升到一个新的水平! 38. 3DExport 对于那些为其 3D 设计项目寻找 3D 模型、纹理和其他资源的人来说,该平台是一个很好的资源。该网站有大量模型可供选择,包括 3D 打印对象、游戏资产等。用户可以按类别、文件格式或价格范围浏览,以找到适合其项目的完美资源。此外,3DExport 还提供一系列教程和其他 3D 资源,以帮助用户提高技能并创建更令人印象深刻的设计。 使用说明: 要使用 3DExport,只需创建一个帐户并浏览可用型号。您可以按类别、格式和价格进行搜索,以找到所需的型号。找到喜欢的模型后,只需下载它并开始在您的项目中使用它。 39.Blend Swap Blend Swap是一个社区驱动的市场,提供与Blender软件兼容的各种免费3D模型。该平台允许用户共享和下载模型、纹理和其他资产,以便在他们的项目中使用。 使用说明: 创建免费帐户后,您可以浏览社区上传的大量3D模型。当您找到要使用的一个时,只需下载它并将其导入您选择的 3D 软件即可。 40. 3DShook 3DShook 是一个高级 3D 模型市场,提供一系列用于建筑、游戏等各个行业的高质量模型。该平台提供基于订阅的模型,具有不同的定价计划,允许用户访问一系列模型。 使用说明: 注册免费帐户后,只需浏览3D模型库,选择您喜欢的模型,然后以您需要的格式下载它们。 41. Smithsonian X 3D 史密森尼 X 3D 对于正在寻找历史文物和文物的高质量 3D 模型的设计师来说,这是一个独特的资源。该平台提供了大量3D模型,这些模型是根据史密森尼博物馆和研究中心中的真实物体扫描创建的。 使用说明:
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