scikit-spatial 2.0.1

为什么是这个而不是scipy.spatial或sympy.geometry？

这个包与scipy.spatial的功能几乎没有重叠。它可以看作是一个面向对象的扩展。

>>> from skspatial.objects import Vector

>>> vector = Vector([2, 0, 0])

从numpy继承的行为：

>>> vector.size
3
>>> vector.mean().round(3)
0.667

来自scikit-spatial：

>>> vector.norm()
2.0
>>> vector.unit()
Vector([1., 0., 0.])

Point和Vector基于1d numpy数组，Points基于2d numpy数组，其中每一行表示空间中的一个点。Line和Plane对象具有Point和Vector对象作为属性。

因为scikit-spatial的计算也基于numpy，所以关键字参数可以传递给numpy函数。例如，可以在测试共线性时指定公差。tol关键字传递给numpy.linalg.matrix_rank。

>>> from skspatial.objects import Points

>>> points = Points([[1, 2, 3], [4, 5, 6], [7, 8, 8]])

>>> points.are_collinear()
False
>>> points.are_collinear(tol=1)
True

测量值

测量两个向量之间的余弦相似性。

>>> from skspatial.objects import Vector

>>> Vector([1, 0]).cosine_similarity([1, 1]).round(3)
0.707

比较

检查多个点是否共线。

>>> from skspatial.objects import Points

>>> points = Points([[1, 2, 3, 4], [5, 6, 7, 8], [9, 10, 11, 12]])

>>> points.are_collinear()
True

投影

把一个点投射到一条线上。

>>> from skspatial.objects import Line

>>> line = Line(point=[0, 0, 0], direction=[1, 1, 0])

>>> line.project_point([5, 6, 7])
Point([5.5, 5.5, 0. ])

如果计算未定义，则会引发错误。

>>> line_a = Line([0, 0], [1, 0])
>>> line_b = Line([1, 0], [1, 0])

>>> line_a.intersect_line(line_b)
Traceback (most recent call last):
...
ValueError: The lines must not be parallel.

交叉口

找出两个平面的交点。

>>> from skspatial.objects import Plane

>>> plane_a = Plane([0, 0, 0], [0, 0, 1])
>>> plane_b = Plane([5, 16, -94], [1, 0, 0])

>>> plane_a.intersect_plane(plane_b)
Line(point=Point([5., 0., 0.]), direction=Vector([0, 1, 0]))

安装

找到最适合多个点的平面。

>>> points = [[0, 0, 0], [1, 0, 0], [0, 1, 0], [1, 1, 0]]

>>> Plane.best_fit(points)
Plane(point=Point([0.5, 0.5, 0. ]), normal=Vector([0., 0., 1.]))

转换

沿一条直线将多个点转换为1D坐标。

>>> line = Line(point=[0, 0, 0], direction=[1, 2, 0])
>>> points = [[1, 2, 3], [4, 5, 6], [7, 8, 9]]

>>> line.transform_points(points).round(3)
array([ 2.236,  6.261, 10.286])