python:计算质心

Question

我有一个包含 4 列的数据集:x、y、z 和值，比方说:

x  y  z  value
0  0  0  0
0  1  0  0
0  2  0  0
1  0  0  0
1  1  0  1
1  2  0  1
2  0  0  0
2  1  0  0
2  2  0  0

我想计算所有值的质心 CM = (x_m,y_m,z_m)。在本示例中，我希望看到 (1,1.5,0) 作为输出。

我以为这一定是个小问题，但我在网上找不到解决办法。 scipy.ndimage.measurements.center_of_mass 似乎是正确的，但不幸的是，该函数总是返回两个值(而不是 3 个)。此外，我找不到任何关于如何从数组设置 ndimage 的文档:Would I use a numpy array N of shape (9,4)?那么 N[:,0] 会是 x 坐标吗？

非常感谢任何帮助。

Answer 1

我能想到的最简单的方法是:找到质量分量坐标的平均值，这些坐标由每个分量的贡献加权。

import numpy
masses = numpy.array([[0,  0,  0,  0],
[0,  1,  0,  0],
[0,  2,  0,  0],
[1,  0,  0,  0],
[1,  1,  0,  1],
[1,  2,  0,  1],
[2,  0,  0,  0],
[2,  1,  0,  0],
[2,  2,  0,  0]])

nonZeroMasses = masses[numpy.nonzero(masses[:,3])] # Not really necessary, can just use masses because 0 mass used as weight will work just fine.

CM = numpy.average(nonZeroMasses[:,:3], axis=0, weights=nonZeroMasses[:,3])