想要将双目照片合成立体图实现三维重建，完全没有头绪。但是对三维理解是必须的。所以将以前在单片机上运行的 3D画图 程序移植到python上。效果如下：
没有用numpy、openGL等，只用了纯math库，这样移植起来很快，只需要将原来的C代码简单修改就可以了，但代价是效率很低，后面加上图片旋转后更为明显，速度急剧下降，功耗急剧上升，台式机带起来速度都不怎么样，更别说运行在JetsonTx2开发板上了。
理论上来说，只要实现了里面的画点函数和画线函数，就可以快速移植到包括 Micropython在内的python环境中了，我的好几块Mycropython板子不知扔哪去了，之前的编程环境也不好找了，屏幕还需要现插，就不实验了。
突然发现我还有块荔枝派的堪智K210开发板，上面刷了Micropython环境，等有空移植试试。
整个程序是在以前的 3D旋转立方体 的C代码上移植过来的，新增加了任意中文字符显示函数和图片显示函数，图片显示使用了opencv。
程序中，最核心的处理部分就是以下几点：
gMAT=structure_3D() #//构建单位矩阵
gMAT=Translate3D(gMAT,-(width/2),-(height/2),0); #//平移变换矩阵
gMAT=Scale_3D(gMAT,size,size,size); #//比例变换矩阵
gMAT=Rotate_3D(gMAT,ax,ay,az); #//旋转变换矩阵
Point1=vector_matrix_MULTIPLY(Point0,gMAT) #坐标点矩阵变换，Point0即为当前点的三维坐标
PointDis=PerProject(Point1,0,0) #三维转二维计算
然后按照上面的顺序，将每个点带入Point0中，进行计算后就可以得出二维坐标下三维数据应该所在的坐标。
程序由两个文档组成，Transform.py 和 main.py 两部分，第一部分使用了pygame库，如有需要请自行更改实现为其他显示库。第二部分为展示部分，里面还实现了图片3D旋转的程序，使用了opencv库，如有需要可屏蔽或是换为其他库来实现图片的读取和计算。
程序中实现的3D显示包含：立方体，圆，取模字符，任意中文字符和彩色图片的简单3D显示。由于没有进行更高级的三维处理，所以点阵类目标（字符和图片）会出现近处的点或者放大一定倍数后有空隙的情况，如有需要请自行进行更高级的算法处理，比如将画点的大小与三维转换算法结合起来。
程序中任意中文文本的显示使用到了HZK16和HZK32两种字库，注意将路径修改为自己字库的路径下。图片显示中也需要修改图片的路径。
Transform.py 内容如下：
1 from math import * 2 import pygame 3 from pygame.locals import * 4 import time 5 import sys 6 import binascii #任意中文字符时使用到此库 7 8 ''' 9 * 文档: Transform3D.py 10 * 作者: 执念执战 11 * QQ:572314251 12 * 微信：zhinianzhizhan 13 * 原名：王成程 14 * 时间：2019-6 15 * 随梦，随心，随愿，恒执念，为梦执战，执战苍天！ 16 * 17 * 18 * 19 * 说明: 本文档是由之前的可以在单片机上实现3D显示的程序修改而来 20 * 直接运行时需要math、time、sys、pygame、binascii 等库的支持 21 * 3D算法从底层一步一步实现 22 * 所有的算法都是使用基本的math库算法实现，没有使用高级的numpy矩阵算法 23 * 所以理论上来说，只要移植好Gui_Point()函数和GUI_Line()函数，去掉需要pygame库支持的部分， 24 * 就可以移植到任意Python环境中（包括可以在单片机上运行的MicroPython环境中），只不过速度有差距 25 * 26 * 转载或使用情注明出处 27 ''' 28 29 30 31 FOCAL_DISTANCE = 512 #透视模型 32 '''基于透视投影的基本模型''' 33 34 35 36 37 SCREEN_X_MAX = 800 #屏幕的宽和高 38 SCREEN_Y_MAX = 600 39 40 BLACK=(0,0,0) 41 WHITE=(255,255,255) 42 RED=(255,0,0) 43 GREEN=(0,255,0) 44 BLUE=(0,0,255) 45 46 ForeColor = RED #前景色和背景色 47 BackColor = BLACK 48 #Screen=[[0 for i in range(SCREEN_X_MAX)] for j in range(SCREEN_Y_MAX)] #屏幕缓存 49 50 screen = pygame.display.set_mode((SCREEN_X_MAX,SCREEN_Y_MAX)) 51 52 def Gui_Point(x,y,color): 53 '''|********************************************************** 54 |**函数：Gui_Point 55 |**功能：画点函数 56 |**说明：x,y:坐标点 57 | color:颜色 58 | 若想支持其他Python环境，需要完成本函数的移植 59 | 60 | 61 |**作者： 执念执战 62 |**时间：2019-6-3 63 |*********************************************************''' 64 #Screen[(int)(y)][(int)(x)]=color 65 pygame.draw.line(screen,color,(x,y),(x+1,y),2) 66 def GUI_Line(xstart,ystart,xend,yend,color): 67 '''|********************************************************** 68 |**GUI_Line 69 |**功能：画线函数 70 |**说明：xstart,ystart:起始坐标点 71 | xend,yend:结束坐标点 72 | color:颜色 73 | 若想支持其他Python环境，需要完成本函数的移植 74 | 75 | 76 |**作者： 执念执战 77 |**时间：2019-6-3 78 |*********************************************************''' 79 pygame.draw.line(screen,color,(xstart,ystart),(xend,yend),2) 80 81 82 83 class zuobiaostruct: 84 '''坐标结构体''' 85 def __init__(self): 86 self.x=0 87 self.y=0 88 self.z=0 89 90 Cube_Size = 16.0 #立方体基本边长 91 Cube=[zuobiaostruct() for i in range(8)] 92 93 ''' 94 相当于正方形的顶点坐标。 95 修改长度可以改为长方形,或是修改边长等。 96 当然，也可修改顶点坐标为任意数据，然后对顶点坐标进行3D运算，最后按照顺序在需要的顶点之间画线，就能生成其他3D图形 97 98 ''' 99 Cube[0].x=0.0 100 Cube[0].y=0.0 101 Cube[0].z=0.0 102 103 Cube[1].x=Cube_Size 104 Cube[1].y=0.0 105 Cube[1].z=0.0 106 107 Cube[2].x=0.0 108 Cube[2].y=Cube_Size 109 Cube[2].z=0.0 110 111 Cube[3].x=Cube_Size 112 Cube[3].y=Cube_Size 113 Cube[3].z=0.0 114 115 Cube[4].x=0.0 116 Cube[4].y=0.0 117 Cube[4].z=Cube_Size 118 119 Cube[5].x=Cube_Size 120 Cube[5].y=0.0 121 Cube[5].z=Cube_Size 122 123 Cube[6].x=0.0 124 Cube[6].y=Cube_Size 125 Cube[6].z=Cube_Size 126 127 Cube[7].x=Cube_Size 128 Cube[7].y=Cube_Size 129 Cube[7].z=Cube_Size 130 '''Cube=[[0,0,0], 131 [16,0,0], 132 [0,16,0], 133 [16,16,0], 134 135 [0,0,16], 136 [16,0,16], 137 [0,16,16], 138 [16,16,16]] 139 ''' 140 141 142 143 144 145 146 ''' 147 -**************************************************************- 148 3D坐标运算部分 149 -**************************************************************- 150 ''' 151 152 153 154 155 def MATRIX_copy(sourceMAT): 156 '''|********************************************************** 157 |**函数：MATRIX_copy 158 |**功能：矩阵拷贝 159 |**说明： sourceMAT[4][4]（源矩阵，source matrix）， 160 | targetMAT[4][4] (目标矩阵 target matrix) 161 | 边学边写 162 |**作者： 执念执战 163 |**时间：2015-11-29，21：52 164 |*********************************************************''' 165 targetMAT=[[0.0 for i in range(4)] for n in range(4)] 166 for a in range(4): 167 for b in range(4): 168 targetMAT[a][b]=sourceMAT[a][b] 169 return targetMAT 170 171 '' 172 173 def MATRIX_multiply(MAT1,MAT2): 174 '''|******************************************************* 175 |**函数：MATRIX_multiply 176 |**功能：矩阵相乘 177 |**说明： MAT1[4][4]（矩阵1），MAT2[4][4]（矩阵2）， 178 | newMAT[4][4] (结果矩阵 ) 179 | 边学边写 180 |**作者： 执念执战 181 |**时间：2015-11-29 182 |**********************************************************''' 183 newMAT=[[0.0 for i in range(4)] for n in range(4)] 184 for a in range(4): 185 for b in range(4): 186 newMAT[a][b]=MAT1[a][0]*MAT2[0][b]+MAT1[a][1]*MAT2[1][b]+MAT1[a][2]*MAT2[2][b]+MAT1[a][3]*MAT2[3][b] 187 return newMAT 188 189 190 191 def vector_matrix_MULTIPLY(Source,MAT): 192 '''********************************************************** 193 |**函数: vector_matrix_MULTIPLY 194 |**功能：矢量与矩阵相乘 195 |**说明： Source(源矢量坐标) MAT[][]（变换坐标） 196 | 边学边写 197 |**作者： 执念执战 198 |**时间：2015-11-29 199 |***********************************************************''' 200 Result=zuobiaostruct() 201 Result.x=Source.x*MAT[0][0]+Source.y*MAT[1][0]+Source.z*MAT[2][0]+MAT[3][0] 202 Result.y=Source.x*MAT[0][1]+Source.y*MAT[1][1]+Source.z*MAT[2][1]+MAT[3][1] 203 Result.z=Source.x*MAT[0][2]+Source.y*MAT[1][2]+Source.z*MAT[2][2]+MAT[3][2] 204 return Result 205 206 207 208 def structure_3D(): 209 '''********************************************************** 210 |**函数: structure_3D 211 |**功能：构造单位矩阵 212 |**说明： 将一个数组构造成单位矩阵（对角线上全为1，其他为0） 213 | 边学边写 214 |**作者： 执念执战 215 |**时间：2015-11-29 216 |*********************************************************''' 217 MAT=[[0.0 for i in range(4)] for i in range(4)] 218 MAT[0][0]=1.0 219 MAT[0][1]=0.0 220 MAT[0][2]=0.0 221 MAT[0][3]=0.0 #// 1 0 0 0 222 223 MAT[1][0]=0.0 224 MAT[1][1]=1.0 225 MAT[1][2]=0.0 226 MAT[1][3]=0.0 #// 0 1 0 0 227 228 MAT[2][0]=0.0 229 MAT[2][1]=0.0 230 MAT[2][2]=1.0 231 MAT[2][3]=0.0 232 #// 0 0 1 0 233 MAT[3][0]=0.0 234 MAT[3][1]=0.0 235 MAT[3][2]=0.0 236 MAT[3][3]=1.0 237 #// 0 0 0 1 238 239 return MAT 240 241 242 243 def Translate3D(MAT,tx, ty, tz): 244 '''******************************************************** 245 |**函数: Translate3D 246 |**功能：平移变换矩阵 247 |**说明： 1:tx,ty,tz 为平移参数 248 | 2：当为边长的一半的倒数时，图像绕着自己旋转，即原点在中心 249 | 250 | 边学边写 251 |**作者： 执念执战 252 |**时间：2015-11-29 253 |**********************************************************''' 254 tMAT=[[0.0 for i in range(4)] for i in range(4)] 255 tMAT[0][0]=1 256 tMAT[0][1]=0 257 tMAT[0][2]=0 258 tMAT[0][3]=0 #// 1 0 0 tx 259 260 tMAT[1][0]=0 261 tMAT[1][1]=1 262 tMAT[1][2]=0 263 tMAT[1][3]=0 #// 0 1 0 ty 264 265 tMAT[2][0]=0 266 tMAT[2][1]=0 267 tMAT[2][2]=1 268 tMAT[2][3]=0 #// 0 0 1 tz 269 270 tMAT[3][0]=tx 271 tMAT[3][1]=ty 272 tMAT[3][2]=tz 273 tMAT[3][3]=1; #// 0 0 0 1 274 275 return MATRIX_multiply(MAT,tMAT)#//相乘 276 277 278 279 def Scale_3D( MAT, sx, sy, sz): 280 '''******************************************************* 281 |**函数: Scale_3D 282 |**功能：比例(scale)变换矩阵 283 |**说明： 1：相对于原点上的比例变换 284 | 2：sx,sy,sz 是对应轴上的缩放量 285 | 3:矩阵根据三个比例进行比例变换 286 | 边学边写 287 |**作者： 执念执战 288 |**时间：2015-11-30,7:45 289 |*********************************************************''' 290 tMAT=[[0.0 for i in range(4)] for i in range(4)] 291 tMAT[0][0]=sx 292 tMAT[0][1]=0 293 tMAT[0][2]=0 294 tMAT[0][3]=0 #// sx0 0 0 295 tMAT[1][0]=0 296 tMAT[1][1]=sy 297 tMAT[1][2]=0 298 tMAT[1][3]=0 #// 0 sy0 0 299 tMAT[2][0]=0 300 tMAT[2][1]=0 301 tMAT[2][2]=sz 302 tMAT[2][3]=0 #// 0 0 sz0 303 tMAT[3][0]=0 304 tMAT[3][1]=0 305 tMAT[3][2]=0 306 tMAT[3][3]=1 #// 0 0 0 1 307 return MATRIX_multiply(MAT,tMAT) # //相乘 308 309 310 311 312 313 314 def Rotate_3D( MAT, ax, ay, az): 315 '''**********************************************************/ 316 |**函数: Rotate_3D 317 |**功能：旋转变换矩阵 318 |**说明： 1：绕z轴旋转az度角 319 | 2：az为旋转的角度量，赋正值为顺时针转 320 | 3:矩阵MAT根据AZ度角进行旋转变换 321 | 边学边写 322 |**作者： 执念执战 323 |**时间：2015-11-30,7:45 324 |**********************************************************''' 325 MAT1=[[0.0 for i in range(4)] for i in range(4)] 326 MAT2=[[0.0 for i in range(4)] for i in range(4)] 327 MATx=[[0.0 for i in range(4)] for i in range(4)] 328 MATy=[[0.0 for i in range(4)] for i in range(4)] 329 MATz=[[0.0 for i in range(4)] for i in range(4)] 330 331 ax=(3.1415926*ax)/180.0 #//角度转换为弧度量 332 ay=(3.1415926*ay)/180.0 333 az=(3.1415926*az)/180.0 334 '''/*****************************绕x轴旋转********************************************/''' 335 336 MATx[0][0]=1 337 MATx[0][1]=0 338 MATx[0][2]=0 339 MATx[0][3]=0 #//1 0 0 0 340 MATx[1][0]=0 341 MATx[1][1]=cos(ax) 342 MATx[1][2]=-sin(ax) 343 MATx[1][3]=0 #//0 cos(ax) -sin(ax) 0 344 MATx[2][0]=0 345 MATx[2][1]=sin(ax) 346 MATx[2][2]=cos(ax) 347 MATx[2][3]=0 #//0 sin(ax) cos(ax) 0 348 MATx[3][0]=0 349 MATx[3][1]=0 350 MATx[3][2]=0 351 MATx[3][3]=1 #//0 0 0 1 352 353 '''/*****************************绕y轴旋转********************************************/''' 354 MATy[0][0]=cos(ay) 355 MATy[0][1]=0 356 MATy[0][2]=sin(ay) 357 MATy[0][3]=0 #//cos(ay) 0 sin(ay) 0 358 MATy[1][0]=0 359 MATy[1][1]=1 360 MATy[1][2]=0 361 MATy[1][3]=0 #// 0 1 0 0 362 MATy[2][0]=-sin(ay) 363 MATy[2][1]=0 364 MATy[2][2]=cos(ay) 365 MATy[2][3]=0 #// -sin(ay) 0 cos(ay) 0 366 MATy[3][0]=0 367 MATy[3][1]=0 368 MATy[3][2]=0 369 MATy[3][3]=1 #// 0 0 0 1 370 371 372 '''/*****************************绕z轴旋转********************************************/''' 373 MATz[0][0]=cos(az) 374 MATz[0][1]=-sin(az) 375 MATz[0][2]=0 376 MATz[0][3]=0 #//cos(az) -sin(az) 0 0 377 MATz[1][0]=sin(az) 378 MATz[1][1]=cos(az) 379 MATz[1][2]=0 380 MATz[1][3]=0 #// sin(az) cos(az) 0 0 381 MATz[2][0]=0 382 MATz[2][1]=0 383 MATz[2][2]=1 384 MATz[2][3]=0 #// 0 0 1 0 385 MATz[3][0]=0 386 MATz[3][1]=0 387 MATz[3][2]=0 388 MATz[3][3]=1 #// 0 0 0 1 389 390 MAT1=MATRIX_multiply(MAT,MATx) 391 MAT2=MATRIX_multiply(MAT1,MATy) 392 return MATRIX_multiply(MAT2,MATz) 393 #return MAT 394 395 ''' 396 /********************************************************************************/ 397 /*------------------------------------------------------------------------------*/ 398 /* 投影算法 三维转二维的相关函数 */ 399 /*------------------------------------------------------------------------------*/ 400 /********************************************************************************/ 401 ''' 402 403 404 405 406 407 def OrtProject(Space): 408 '''******************************************************** 409 |**函数: OrtProject 410 |**功能：透视投影（Perspective projection） 411 |**说明：简单透视 412 413 | 边学边写 414 |**作者： 执念执战 415 |**时间：2015-11-30 416 |*********************************************************''' 417 Screen=zuobiaostruct() 418 Screen.x=(int)(Space.x) 419 Screen.y=(int)(Space.y) 420 421 return Screen; 422 423 424 425 def PerProject( Space, XO, YO): 426 '''**********************************************************/ 427 |**函数: PerProject 428 |**功能：透视投影（Perspective projection） 429 |**说明：XO,YO为投影后的图形中心的屏幕坐标 430 431 | 边学边写 432 |**作者： 执念执战 433 |**时间：2015-11-30 434 |********************************************************''' 435 436 Screen=zuobiaostruct() 437 if (Space.z==0): 438 Space.z=0.01 #//被除数不能为零 439 Screen.x=(int)(FOCAL_DISTANCE*Space.x /(Space.z+FOCAL_DISTANCE)+XO) 440 Screen.y=(int)(FOCAL_DISTANCE*Space.y /(Space.z+FOCAL_DISTANCE)+YO) 441 return Screen 442 443 444 445 446 447 448 449 450 451 452 453 454 455 456 457 def RateCube_size( sx, sy, sz, x,y,color,X_Size=1,Y_Size=1,Z_Size=1, ratio=1): 458 '''**********************************************************/ 459 |**函数: RateCube_size 460 |**功能：显示3D的立方体 461 |**说明：sx,sy,sz :角度值 462 | x,y: 欲显示的坐标位置 463 | X_Size,Y_Size,Z_Size：立方体的三个边长，默认为1 464 | ratio:放大比例 465 466 | 467 |**作者： wcc 执念执战 468 |**时间：2019-6-3 469 |********************************************************''' 470 gMAT=[[0.0 for i in range(4)] for n in range(4)] 471 temp=zuobiaostruct() 472 Cube_dis=[zuobiaostruct() for i in range(8)] 473 474 475 476 477 gMAT=structure_3D() #//构造为单位矩阵 478 gMAT=Translate3D(gMAT,-10,-8,-8) #//平移变换矩阵,当为边长的一半的倒数时，图像绕着自己旋转，即原点在中心 479 gMAT=Scale_3D(gMAT,X_Size*ratio,Y_Size*ratio,Z_Size*ratio) #//比例变换矩阵 480 gMAT=Rotate_3D(gMAT,sx,sy,sz) #//旋转变换矩阵 481 gMAT=Translate3D(gMAT,8,8,8) #//平移变换矩阵 x:调节距离中心点的位置，相当于下面Point0.z 482 #// y：上下调动位置 ，具体根据实际修改 483 484 485 for i in range(8): 486 487 488 temp=vector_matrix_MULTIPLY(Cube[i],gMAT)# //矢量与矩阵相乘 489 Cube_dis[i]=PerProject(temp,0,0)# //正射投影 xo,yo:position 490 Cube_dis[i].x+=x 491 Cube_dis[i].y+=y 492 #Cube_dis[i].x+=SCREEN_X_MAX 493 #Cube_dis[i].y+=SCREEN_Y_MAX 494 495 496 '''将目标顶点按照预期连接起来''' 497 GUI_Line(Cube_dis[0].x,Cube_dis[0].y,Cube_dis[1].x,Cube_dis[1].y,color) 498 GUI_Line(Cube_dis[0].x,Cube_dis[0].y,Cube_dis[2].x,Cube_dis[2].y,color) 499 GUI_Line(Cube_dis[3].x,Cube_dis[3].y,Cube_dis[1].x,Cube_dis[1].y,color) 500 GUI_Line(Cube_dis[3].x,Cube_dis[3].y,Cube_dis[2].x,Cube_dis[2].y,color) 501 502 503 GUI_Line(Cube_dis[0+4].x,Cube_dis[0+4].y,Cube_dis[1+4].x,Cube_dis[1+4].y,color) 504 GUI_Line(Cube_dis[0+4].x,Cube_dis[0+4].y,Cube_dis[2+4].x,Cube_dis[2+4].y,color) 505 GUI_Line(Cube_dis[3+4].x,Cube_dis[3+4].y,Cube_dis[1+4].x,Cube_dis[1+4].y,color) 506 GUI_Line(Cube_dis[3+4].x,Cube_dis[3+4].y,Cube_dis[2+4].x,Cube_dis[2+4].y,color) 507 508 509 GUI_Line(Cube_dis[0].x,Cube_dis[0].y,Cube_dis[0+4].x,Cube_dis[0+4].y,color) 510 GUI_Line(Cube_dis[1].x,Cube_dis[1].y,Cube_dis[1+4].x,Cube_dis[1+4].y,color) 511 GUI_Line(Cube_dis[2].x,Cube_dis[2].y,Cube_dis[2+4].x,Cube_dis[2+4].y,color) 512 GUI_Line(Cube_dis[3].x,Cube_dis[3].y,Cube_dis[3+4].x,Cube_dis[3+4].y,color) 513 514 515 516 517 518 Last_flg1=False 519 Last_flg2=False 520 Last_x1=0 521 Last_y1=0 522 523 Last_x2=0 524 Last_y2=0 525 526 527 def Rotatecircle( ax, ay, az,x, y,Z_Size, r, color ): 528 '''**********************************************************/ 529 |**函数: Rotatecircle 530 |**功能：显示3D的圆 531 |**说明：sx,sy,sz :角度值 532 | x,y: 欲显示的坐标位置 533 | Z_Size：距旋转轴的距离 534 | r:半径 535 | color：颜色 536 537 | 538 |**作者： wcc 执念执战 539 |**时间：2019-6-3 540 |********************************************************''' 541 542 global Last_flg1 543 global Last_flg2 544 global Last_x1,Last_y1,Last_x2,Last_y2 545 546 gMAT=[[0.0 for i in range(4)] for n in range(4)] 547 Point0=zuobiaostruct() 548 Point3=zuobiaostruct() 549 550 Point1=zuobiaostruct() 551 PointDis=zuobiaostruct() 552 553 gMAT=structure_3D() #//构造单位矩阵 554 gMAT=Translate3D(gMAT,-r,0,0) #//平移变换矩阵 555 gMAT=Scale_3D(gMAT,3,3,3) #//比例变换矩阵 556 gMAT=Rotate_3D(gMAT,ax,ay,az) #//旋转变换矩阵 557 #gMAT=Translate3D(gMAT,-r/2,-r/2,-r/2) #//平移变换矩阵 558 559 560 561 for i in range(0,r+r+1): 562 563 Point0.x=i 564 Point0.y=r-(r-sqrt(r*r-(r-i)*(r-i))) 565 Point0.z=0#Point0.z+Z_Size 566 Point3.x=i 567 Point3.y=r-(r+sqrt(r*r-(r-i)*(r-i))) 568 Point3.z=0#Point3.z+Z_Size 569 570 571 Point1=vector_matrix_MULTIPLY(Point0,gMAT) #//矢量与矩阵相乘 572 PointDis=PerProject(Point1,0,0) #//映射投影 573 #PointDis.x+=SCREEN_X_MAX 574 #PointDis.y+=SCREEN_Y_MAX #//用来解决超出屏幕后乱码的问题。去掉后顺时针转到超出左边界后会找不到坐标无限划线， 575 #// 还要注意图像不要大到超过两个屏 576 577 if Last_flg1 == True and i!=0: 578 GUI_Line(PointDis.x+x,PointDis.y+y,Last_x1+x,Last_y1+y,color) #连接上次的保存，避免点的空隙过大 579 else: 580 GUI_Line(PointDis.x+x,PointDis.y+y,PointDis.x+1+x,PointDis.y+1+y,color) 581 Last_x1= PointDis.x 582 Last_y1= PointDis.y 583 Last_flg1=True 584 585 Point1=vector_matrix_MULTIPLY(Point3,gMAT) #//矢量与矩阵相乘 586 PointDis=PerProject(Point1,0,0) #//映射投影 587 588 #PointDis.x+=SCREEN_X_MAX 589 # PointDis.y+=SCREEN_Y_MAX #//用来解决超出屏幕后乱码的问题。去掉后顺时针转到超出左边界后会找不到坐标无限划线， 590 if Last_flg2 == True and i!=0: 591 GUI_Line(PointDis.x+x,PointDis.y+y,Last_x2+x,Last_y2+y,color)#连接上次的保存，避免点的空隙过大 592 else: 593 GUI_Line(PointDis.x+x,PointDis.y+y,PointDis.x+1+x,PointDis.y+1+y,color) 594 Last_x2= PointDis.x 595 Last_y2= PointDis.y 596 Last_flg2=True 597 598 599 SETCH32X29=[[0 for i in range(128)] for i in range(4)] 600 601 '''// 设置宋体小二常规， 参数中的其他选项为纵向取模，字节倒序，保留，任何时候都加零''' 602 ''' 本字符集为 宽29 高 32的字符，使用时注意 32/8''' 603 604 ''' 605 /*-- 执--*/ 606 /*-- 29 x32 ---*/ 607 ''' 608 SETCH32X29[0]=(0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0xFE,0xFE,0xFC,0x04,0x80,0x80,0x00,0x00,0x00,0xFC, 609 0xFC,0xFC,0x08,0x00,0x00,0x80,0x80,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x01,0x01, 610 0x81,0x81,0x81,0xFF,0xFF,0xFF,0x61,0x23,0xB3,0x93,0x82,0x82,0xFF,0xFF,0xFF,0x02, 611 0x02,0xFF,0xFF,0xFF,0x03,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x01,0x03,0x03,0x03,0x01,0x01, 612 0xFF,0xFF,0xFF,0x00,0x00,0x80,0xE0,0xF9,0x7F,0x1F,0x07,0x0E,0x1E,0x1C,0x1F,0x7F, 613 0xFF,0xF0,0x80,0xC0,0xF8,0xF8,0x00,0x00,0x00,0x02,0x02,0x06,0x0E,0x0F,0x0F,0x0B, 614 0x0C,0x07,0x03,0x01,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x01,0x03,0x03, 615 0x07,0x07,0x07,0x00, 616 ) 617 618 '''/*-- 念 --*/ 619 /*-- 29 x32 ---*/''' 620 SETCH32X29[1]=( 621 0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x80,0xC0,0xE0,0xF8,0xFC,0xBE,0x1E,0x3C, 622 0x70,0xE0,0xC0,0x80,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x20,0x20,0x30, 623 0x18,0x18,0x0C,0x26,0x27,0x23,0x21,0x21,0x20,0x21,0x27,0x2F,0x2F,0x24,0xE0,0xF1, 624 0xF1,0x73,0x27,0x06,0x0E,0x0E,0x0C,0x0C,0x04,0x00,0x00,0x00,0x80,0xC0,0xF0,0xF8, 625 0x78,0x00,0xFC,0xFC,0xFC,0x0B,0x0F,0x3E,0x3C,0x1E,0x07,0x07,0x03,0xE0,0xE0,0x88, 626 0x38,0xF8,0xF0,0xE0,0xC0,0x00,0x00,0x00,0x00,0x01,0x01,0x01,0x01,0x00,0x00,0x07, 627 0x07,0x07,0x06,0x04,0x04,0x04,0x04,0x04,0x04,0x06,0x07,0x07,0x07,0x02,0x00,0x01, 628 0x01,0x00,0x00,0x00, ) 629 630 '''/*-- 执--*/ 631 /*-- 29 x32 ---*/''' 632 SETCH32X29[2]=( 633 634 0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0xFE,0xFE,0xFC,0x04,0x80,0x80,0x00,0x00,0x00,0xFC, 635 0xFC,0xFC,0x08,0x00,0x00,0x80,0x80,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x01,0x01, 636 0x81,0x81,0x81,0xFF,0xFF,0xFF,0x61,0x23,0xB3,0x93,0x82,0x82,0xFF,0xFF,0xFF,0x02, 637 0x02,0xFF,0xFF,0xFF,0x03,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x01,0x03,0x03,0x03,0x01,0x01, 638 0xFF,0xFF,0xFF,0x00,0x00,0x80,0xE0,0xF9,0x7F,0x1F,0x07,0x0E,0x1E,0x1C,0x1F,0x7F, 639 0xFF,0xF0,0x80,0xC0,0xF8,0xF8,0x00,0x00,0x00,0x02,0x02,0x06,0x0E,0x0F,0x0F,0x0B, 640 0x0C,0x07,0x03,0x01,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x01,0x03,0x03, 641 0x07,0x07,0x07,0x00, ) 642 '''/*-- 战 --*/ 643 /*-- 29 x32 ---*/''' 644 SETCH32X29[3]=( 645 646 0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0xFC,0xFC,0xFC,0x08,0x00,0x00,0x80,0x80,0x80,0x00, 647 0xFE,0xFE,0xFC,0x04,0x08,0x18,0x70,0xF0,0xF0,0x60,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0xC0, 648 0xC0,0x80,0x80,0xFF,0xFF,0xFF,0x81,0x81,0xC9,0xC9,0xC9,0x89,0x0D,0x0F,0xFF,0xFF, 649 0xF4,0x04,0x04,0xC4,0xF6,0xF7,0x63,0x66,0x04,0x00,0x00,0x00,0xFF,0xFF,0xFF,0x80, 650 0x80,0x80,0x80,0x80,0x80,0xFF,0xFF,0xFF,0x00,0x00,0x80,0xC3,0xFF,0x7F,0xFC,0xFF, 651 0xCF,0x07,0x01,0xF0,0xF0,0x00,0x00,0x00,0x00,0x07,0x03,0x03,0x00,0x00,0x00,0x00, 652 0x00,0x08,0x0B,0x0F,0x07,0x06,0x03,0x01,0x01,0x00,0x00,0x00,0x01,0x03,0x07,0x07, 653 0x0F,0x0F,0x08,0x00,) 654 655 656 657 658 659 660 661 662 663 664 def Show3DCharXxY(dp,dp_x,dp_y,ax,ay,az,x,y,Z_Size,color): 665 '''**********************************************************/ 666 |**函数: Show3DCharXxY 667 |**功能：显示3D字体，需要自己取模，支持任意python环境 668 |**说明：dp:字体数组的名称，为需要取模的字体。如上面的 SETCH32X29[]数组 669 取模方式：设置宋体小二常规， 参数中的其他选项为纵向取模，字节倒序，保留，任何时候都加零 670 dp_x,dp_y:取模字体的长宽，比如32x29的字符为：29,32/4，因为保存的字符格式为列项一个字节表示8个像素点，具体参考取模原理 671 | ax,ay,az:角度值 672 | x,y: 欲显示的坐标位置 673 | Z_Size：距旋转轴的距离 674 | color：颜色 675 676 | 677 |**作者： wcc 执念执战 678 |**时间：2019-6-3 679 |********************************************************''' 680 681 gMAT=[[0.0 for i in range(4)] for n in range(4)] 682 Point0=zuobiaostruct() 683 Point1=zuobiaostruct() 684 PointDis=zuobiaostruct() 685 686 gMAT=structure_3D() #//构建单位矩阵 687 gMAT=Translate3D(gMAT,-16,-12,-6); #//平移变换矩阵 688 gMAT=Scale_3D(gMAT,4,4,4); #//比例变换矩阵 689 gMAT=Rotate_3D(gMAT,ax,ay,az); #//旋转变换矩阵 690 #gMAT=Translate3D(gMAT,0,-8,8); #//平移变换矩阵 x:调节距离中心点的位置，相当于下面Point0.z 691 #//y：上下调动位置 ，具体根据实际修改 692 693 694 695 for i in range(dp_y): 696 for k in range(8): 697 temp = 0x01 << k 698 for j in range(dp_x): 699 data=dp[i*dp_x+j] 700 if data & temp == temp: 701 702 Point0.x=j 703 Point0.y=(i*8)+k 704 Point0.z =Z_Size #//此参数能够改变字符距离旋转轴中心的距离 705 706 Point1=vector_matrix_MULTIPLY(Point0,gMAT)#//矢量与矩阵相乘 707 PointDis=PerProject(Point1,0,0) #//映射投影 708 #PointDis.x+=SCREEN_X_MAX 709 #PointDis.y+=SCREEN_Y_MAX #//用来解决超出屏幕后乱码的问题。去掉后顺时针转到超出左边界后会找不到坐标无限划线， 710 Gui_Point(PointDis.x+x,PointDis.y+y,color) 711 712 713 714 715 716 717 def Show3D16x16Font(font,ax,ay,az,x,y,Z_Size,frontcolor,backcolor,model=0): 718 '''**********************************************************/ 719 |**函数: Show3D16x16Font 720 |**功能：显示3D的16x16字符，为从汉字库读取的字符数据，支持数千个汉字 721 | 本函数需要 binascii 库的支持，不支持此库的环境无法运行本函数 722 |**说明：font:欲显示的汉字，目前只支持一个字符的显示，只支持汉字的显示 723 | sx,sy,sz :角度值 724 | x,y: 欲显示的坐标位置 725 | Z_Size：距旋转轴的距离 726 | frontcolor,backcolor：颜色，前景色和背景色 727 | model：显示模式，只有模式为1时才填充背景色，否则只填充前景色 728 | 729 |**作者： wcc 执念执战 730 |**时间：2019-6-3 731 |********************************************************''' 732 length = len(font) 733 if length == 1: #只支持一个支付的显示 734 text = font 735 else: 736 return 737 gb2312 = text.encode('gb2312') 738 hex_str = binascii.b2a_hex(gb2312) 739 result = str(hex_str,encoding = 'utf-8' ) 740 741 area = eval('0x' + result[:2]) - 0xA0 742 index = eval('0x' + result[2:]) - 0xA0 743 offset = (94 * (area - 1)+ (index - 1))*32 744 font_rect = None 745 with open("D:/Mystudy/Python/pyGame/HZK16","rb") as f: #16x16字符集的地址 746 f.seek(offset) 747 font_rect = f.read(32) 748 f.close() 749 750 gMAT=[[0.0 for i in range(4)] for n in range(4)] 751 Point0=zuobiaostruct() 752 Point1=zuobiaostruct() 753 PointDis=zuobiaostruct() 754 755 gMAT=structure_3D() #//构建单位矩阵 756 gMAT=Translate3D(gMAT,-8,-8,-8); #//平移变换矩阵 757 gMAT=Scale_3D(gMAT,4,4,4); #//比例变换矩阵 758 gMAT=Rotate_3D(gMAT,ax,ay,az); #//旋转变换矩阵 759 #gMAT=Translate3D(gMAT,8,8,8); #//平移变换矩阵 x:调节距离中心点的位置，相当于下面Point0.z 760 761 762 763 i=0 764 k=0 765 j=0 766 XO=0 767 YO=0 768 769 for i in range(16): 770 for k in range(8): 771 temp = 0x01 << k 772 for j in range(2): 773 data=font_rect[i*2+j] 774 if data & temp == temp: 775 776 Point0.x=16-(k+(1-j)*8) 777 Point0.y=i #(i*8)+k 778 Point0.z=Z_Size #//此参数能够改变字符距离旋转轴中心的距离 779 780 Point1=vector_matrix_MULTIPLY(Point0,gMAT)#//矢量与矩阵相乘 781 PointDis=PerProject(Point1,XO,YO) #//映射投影 782 #PointDis.x+=SCREEN_X_MAX 783 #PointDis.y+=SCREEN_Y_MAX #//用来解决超出屏幕后乱码的问题。去掉后顺时针转到超出左边界后会找不到坐标无限划线， 784 Gui_Point(PointDis.x+x,PointDis.y+y,frontcolor) 785 else: 786 if model ==1: #模式为1 时才会绘制底色 787 Point0.x=16-(k+(1-j)*8) 788 Point0.y=i #(i*8)+k 789 Point0.z=Z_Size #//此参数能够改变字符距离旋转轴中心的距离 790 791 Point1=vector_matrix_MULTIPLY(Point0,gMAT)#//矢量与矩阵相乘 792 PointDis=PerProject(Point1,XO,YO) #//映射投影 793 #PointDis.x+=SCREEN_X_MAX 794 #PointDis.y+=SCREEN_Y_MAX #//用来解决超出屏幕后乱码的问题。去掉后顺时针转到超出左边界后会找不到坐标无限划线， 795 Gui_Point(PointDis.x+x,PointDis.y+y,backcolor) 796 797 798 799 800 801 802 803 804 def Show3D32x32Font(font,ax,ay,az,x,y,Z_Size,frontcolor,backcolor,model=0): 805 '''**********************************************************/ 806 |**函数: Show3D32x32Font 807 |**功能：显示3D的32x32字符，为从汉字库读取的字符数据，支持数千个汉字 808 | 本函数需要 binascii 库的支持，不支持此库的环境无法运行本函数 809 |**说明：font:欲显示的汉字，目前只支持一个字符的显示，只支持汉字的显示 810 | sx,sy,sz :角度值 811 | x,y: 欲显示的坐标位置 812 | Z_Size：距旋转轴的距离 813 | frontcolor,backcolor：颜色，前景色和背景色 814 | model：显示模式，只有模式为1时才填充背景色，否则只填充前景色 815 | 816 |**作者： wcc 执念执战 817 |**时间：2019-6-3 818 |********************************************************''' 819 length = len(font) 820 if length == 1: #只支持一个支付的书写 821 text = font 822 else: 823 return 824 gb2312 = text.encode('gb2312') 825 hex_str = binascii.b2a_hex(gb2312) 826 result = str(hex_str,encoding = 'utf-8' ) 827 828 area = eval('0x' + result[:2]) - 0xA0 829 index = eval('0x' + result[2:]) - 0xA0 830 offset = (94 * (area - 1)+ (index - 1))*32*4 831 font_rect = []*32*4 832 with open("D:/Mystudy/Python/pyGame/HZK32zkkh","rb") as f:#32x32字符集的地址，HZK32wryh 为微软雅黑字体，HZK32zkkh为站酷酷黑字体 833 f.seek(offset) 834 font_rect = f.read(32*4) 835 f.close() 836 837 gMAT=[[0.0 for i in range(4)] for n in range(4)] 838 #temp=zuobiaostruct() 839 Point0=zuobiaostruct() 840 Point1=zuobiaostruct() 841 PointDis=zuobiaostruct() 842 843 gMAT=structure_3D() #//构建单位矩阵 844 gMAT=Translate3D(gMAT,-16,-12,-6); #//平移变换矩阵,能够调节字体相对中心轴的位置 845 gMAT=Scale_3D(gMAT,4,4,4); #//比例变换矩阵 846 gMAT=Rotate_3D(gMAT,ax,ay,az); #//旋转变换矩阵 847 #gMAT=Translate3D(gMAT,8,8,8); #//平移变换矩阵 x:调节距离中心点的位置，相当于下面Point0.z 848 849 850 851 i=0 852 k=0 853 j=0 854 XO=0 855 YO=0 856 857 for i in range(32): 858 for k in range(8): 859 temp = 0x01 << k 860 for j in range(4): 861 data=font_rect[i*4+j] 862 if data & temp == temp: 863 864 Point0.x=32-(k+(3-j)*8) 865 Point0.y=i #(i*8)+k 866 Point0.z=Z_Size #//此参数能够改变字符距离旋转轴中心的距离 867 868 Point1=vector_matrix_MULTIPLY(Point0,gMAT)#//矢量与矩阵相乘 869 PointDis=PerProject(Point1,XO,YO) #//映射投影 870 #PointDis.x+=SCREEN_X_MAX 871 #PointDis.y+=SCREEN_Y_MAX #//用来解决超出屏幕后乱码的问题。去掉后顺时针转到超出左边界后会找不到坐标无限划线， 872 Gui_Point(PointDis.x+x,PointDis.y+y,frontcolor) 873 else: 874 if model ==1: #模式为1 时才会绘制底色 875 Point0.x=32-(k+(3-j)*8) 876 Point0.y=i #(i*8)+k 877 Point0.z=Z_Size #//此参数能够改变字符距离旋转轴中心的距离 878 879 Point1=vector_matrix_MULTIPLY(Point0,gMAT)#//矢量与矩阵相乘 880 PointDis=PerProject(Point1,XO,YO) #//映射投影 881 #PointDis.x+=SCREEN_X_MAX 882 #PointDis.y+=SCREEN_Y_MAX #//用来解决超出屏幕后乱码的问题。去掉后顺时针转到超出左边界后会找不到坐标无限划线， 883 Gui_Point(PointDis.x+x,PointDis.y+y,backcolor) 884 885 886 887 888 889 890 891 892 def example_1(ax,ay,az,x,y,char1,char2,forecolor,backcolor): 893 '''**********************************************************/ 894 |**函数: example_1 895 |**功能：旋转立方体 + 旋转字符，字符为取模字符，支持取模，支持其他Python环境 896 | 只能显示取模字体 897 |**说明： 898 | ax,ay,az :角度值 899 | x,y: 欲显示的坐标位置 900 char1,char2：切换显示哪个字符 901 | Z_Size：距旋转轴的距离 902 | frontcolor,backcolor：颜色，前景色和背景色 903 | 904 | 905 |**作者： wcc 执念执战 906 |**时间：2019-6-3 907 |********************************************************''' 908 RateCube_size(ax,ay,az,x,y,forecolor,8,8,8,1) 909 RateCube_size(ax,ay+45,az,x,y,forecolor,12,12,12,1) 910 911 Show3DCharXxY(SETCH32X29[char1],29,4,ax,ay,az,x,y,-12,forecolor) 912 Show3DCharXxY(SETCH32X29[char2],29,4,ax,ay-90,az,x,y,-12,forecolor) 913 914 def example_2(ax,ay,az,x,y,char1,char2,forecolor,backcolor): 915 '''**********************************************************/ 916 |**函数: example_2 917 |**功能：旋转立方体 + 旋转字符，字符为字符集，需要库支持，需要字符集支持 918 | 修改内部的 char 字符串可现实任意（字符集所支持的）中文字符 919 |**说明： 920 | ax,ay,az :角度值 921 | x,y: 欲显示的坐标位置 922 char1,char2：切换显示哪个字符 923 | Z_Size：距旋转轴的距离 924 | frontcolor,backcolor：颜色，前景色和背景色 925 | 926 | 927 |**作者： wcc 执念执战 928 |**时间：2019-6-3 929 |********************************************************''' 930 931 char="执念执战" 932 RateCube_size(ax,ay,az,x,y,forecolor,8,8,8,1) 933 RateCube_size(ax,ay,az,x,y,forecolor,12,12,12,1) 934 935 Show3D32x32Font(char[char1],ax,ay%90,az,x,y,-12,forecolor,backcolor,0) 936 Show3D32x32Font(char[char2],ax,ay%90-90,az,x,y,-12,forecolor,backcolor,0) 937 938 def example_3(ax,ay,az,x,y,char1,char2,forecolor,backcolor): 939 '''**********************************************************/ 940 |**函数: example_3 941 |**功能：旋转的16x16的中文字符串 942 | 修改内部的 char 字符串可现实任意（字符集所支持的）中文字符 943 |**说明： 944 | ax,ay,az :角度值 945 | x,y: 欲显示的坐标位置 946 char1,char2：切换显示哪个字符 947 | Z_Size：距旋转轴的距离 948 | frontcolor,backcolor：颜色，前景色和背景色 949 | 950 | 951 |**作者： wcc 执念执战 952 |**时间：2019-6-3 953 |********************************************************''' 954 char="任意中文字符测试" 955 length = len(char) 956 for i in range(length): 957 Show3D16x16Font(char[i],ax,ay,az,x+16*4*i,y,2,forecolor,backcolor,0) 958 959
main.py 内容如下：
1 # -*- coding: utf-8 -*- 2 """ 3 Created on Mon Jun 3 14:41:48 2019 4 5 @author: Administrator 6 """ 7 8 9 from Transform3D import * 10 import cv2 11 12 def Pic3DShow(ax,ay,az,x,y,size): 13 '''**********************************************************/ 14 |**函数: Pic3DShow 15 |**功能：显示3D图片 16 |**说明：ax,ay,az：旋转角度 17 | x,y：显示位置 18 | size:放大倍数 19 本函数由于是使用的基础运算符，没有加速，所以图片过大时，占用运算资源较多 20 修改为numpy来进行运算会快 21 | 22 |**作者： wcc 执念执战 23 |**时间：2019-6-3 24 |********************************************************''' 25 26 27 color1=[0,0,0] 28 img=cv2.imread("D:/Mystudy/Python/pyGame/python.png") 29 width=img.shape[1] 30 height=img.shape[0] 31 32 gMAT=[[0.0 for i in range(4)] for n in range(4)] 33 Point0=zuobiaostruct() 34 Point1=zuobiaostruct() 35 PointDis=zuobiaostruct() 36 37 gMAT=structure_3D() #//构建单位矩阵 38 gMAT=Translate3D(gMAT,-(width/2),-(height/2),0); #//平移变换矩阵,绕着中心轴转 39 gMAT=Scale_3D(gMAT,size,size,size); #//比例变换矩阵，放大多少倍 40 gMAT=Rotate_3D(gMAT,ax,ay,az); #//旋转变换矩阵 41 42 43 for i in range(width): 44 for j in range(height): 45 color=img[j][i] 46 color1[0]=color[2] #将 opencv的BGR颜色转换为正常的RGB颜色 47 color1[1]=color[1] 48 color1[2]=color[0] 49 Point0.x=i 50 Point0.y=j 51 Point0.z=0 52 Point1=vector_matrix_MULTIPLY(Point0,gMAT) 53 PointDis=PerProject(Point1,0,0) 54 Gui_Point(PointDis.x+x,PointDis.y+y,color1) 55 56 57 58 SCREEN_X_MAX = 800 #屏幕的宽和高 59 SCREEN_Y_MAX = 600 60 61 BLACK=(0,0,0) 62 WHITE=(255,255,255) 63 RED=(255,0,0) 64 GREEN=(0,255,0) 65 BLUE=(0,0,255) 66 67 ForeColor = RED #前景色和背景色 68 BackColor = BLACK 69 70 71 pygame.init() 72 sx=0 73 sy=0 74 sz=0 75 turn=0 76 flg1=0 77 flg2=1 78 screen = pygame.display.set_mode((SCREEN_X_MAX,SCREEN_Y_MAX)) 79 80 while True: 81 for event in pygame.event.get(): 82 if event.type in (QUIT,KEYDOWN): 83 pygame.quit() 84 sys.exit() 85 86 sx+=1 87 sy+=1 88 sz+=1 89 turn+=1 90 if sy>89: 91 sy=0 92 flg1+=1 93 flg2+=1 94 if flg1>3: 95 flg1=0 96 if flg2>3: 97 flg2=0 98 screen.fill(BackColor) 99 example_1(0,sy,0,SCREEN_X_MAX/4,SCREEN_Y_MAX/2,flg1,flg2,ForeColor,BackColor) 100 example_2(0,sy,0,SCREEN_X_MAX/2+100,SCREEN_Y_MAX/2,flg1,flg2,ForeColor,BackColor) 101 example_3(0,turn,0,SCREEN_X_MAX/4,100,flg1,flg2,ForeColor,BackColor) 102 Pic3DShow(0,turn,0,100,100,3) 103 pygame.display.update() 104 #time.sleep(30/1000) #延时，防止速度过快 105
所有的代码都有基本注释，如果想要了解更详细的的3D算法的实现可以参考 https://wenku.baidu.com/view/ba9e9e64783e0912a2162ab2.html 等3维计算原理的讲解。
本文代码和字库及图片打包见 附件。
本文水平有限，内容很多词语由于知识水平问题不严谨或很离谱，但主要作为记录作用，能理解就好了，希望以后的自己和路过的大神对必要的错误提出批评与指点，对可笑的错误不要嘲笑，指出来我会改正的。
另外，转载使用请注明出处。
-------------随梦，随心，随愿，执念执战，执战苍天！