numpy - 使用arctan2进行梯度定向会导致角度翻转

Question

我想使用plt.quiver以正确的 Angular 显示数组渐变的箭头。

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt

test_array = np.array([[   0.,    0.,    0.,    0.,    0.],
                       [   0.,   64.,  128.,   64.,    0.],
                       [   0.,  127.,  255.,  127.,    0.],
                       [   0.,   64.,  127.,   64.,    0.],
                       [   0.,    0.,    0.,    0.,    0.]]).astype(np.float64)
dy,dx = np.gradient(test_array)
theta =np.degrees(np.arctan2(dy,dx))
print(theta)
color = np.sqrt(dy**2 + dx**2) 
plt.quiver(dx,dy,color)
plt.show()

但是，如果我打印theta:

[[   0.           90.           90.           90.            0.        ]
 [   0.           44.77531182   90.          135.22468818  180.        ]
 [   0.            0.          -90.          180.          180.        ]
 [   0.          -45.          -90.         -135.          180.        ]
 [   0.          -90.          -90.          -90.            0.        ]]

我可以看到第一行的 Angular 是[90,90,90]当我使用quiver绘制渐变时，我可以看到箭头指向相反的方向。

我假设 Angular 是逆时针显示的，但它们是顺时针显示的。我想念什么？有人可以解释吗？

Answer 1

将数组视为由plt.quiver绘制时向下翻转的数组。您可以通过在test_array中引入不对称性来看到这一点。例如

test_array = np.array([[   0.,    0.,    20.,    50.,    0.],
                       [   0.,   64.,  128.,   64.,    0.],
                       [   0.,  127.,  255.,  127.,    0.],
                       [   0.,   64.,  127.,   64.,    0.],
                       [   0.,    0.,    0.,    0.,    0.]]).astype(np.float64)

将按照以下方式绘制(注意theta中的 Angular 和图底部的箭头 Angular ):

>>> print(theta)

[[   0.           81.11934085   76.96664367  125.53767779  180.        ]
 [   0.           44.77531182   90.          148.97046189  180.        ]
 [   0.            0.          -90.          180.          180.        ]
 [   0.          -45.          -90.         -135.          180.        ]
 [   0.          -90.          -90.          -90.            0.        ]]

当您查看test_array或theta时，您可能会认为原点位于左上角。但是matplotlib的起源在左下角。