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Matplotlib - 路径编辑器
路径编辑器是一个应用程序,允许用户在图形环境中交互式地编辑和操作路径。在 Matplotlib 的上下文中,路径编辑器通常指的是一个图形用户界面 (GUI) 应用程序,它有助于编辑使用 Matplotlib 的 Path 类定义的路径。
在深入研究路径编辑器之前,了解 Matplotlib 路径的基础知识至关重要。路径是 Matplotlib 中的一个基本对象,它包含各种元素,例如线段、曲线和matplotlib.patches 模块中的形状。路径通过指定一系列命令(例如 moveto、lineto 和 curveto)来定义复杂的轮廓,提供了一种通用的方法。
Matplotlib 提供了一个强大的Path 类,作为创建和操作可视化中路径的基础。
分步实施
在本教程中,我们将探索 Matplotlib 路径编辑器,这是一个跨 GUI 应用程序,它使用 Matplotlib 的事件处理功能来交互式地编辑和修改画布上的路径。
创建 PathInteractor 类
创建一个路径编辑器 (PathInteractor) 类来处理与已定义路径的交互。此类包括用于切换顶点标记(使用“t”键)、拖动顶点以及响应鼠标和键盘事件的方法。
示例
import matplotlib.pyplot as plt import numpy as np from matplotlib.backend_bases import MouseButton from matplotlib.patches import PathPatch from matplotlib.path import Path class PathInteractor: showverts = True # max pixel distance to count as a vertex hit epsilon = 5 def __init__(self, pathpatch): # Initialization and event connections self.ax = pathpatch.axes canvas = self.ax.figure.canvas self.pathpatch = pathpatch self.pathpatch.set_animated(True) x, y = zip(*self.pathpatch.get_path().vertices) self.line, = ax.plot( x, y, marker='o', markerfacecolor='r', animated=True) self._ind = None # the active vertex canvas.mpl_connect('draw_event', self.on_draw) canvas.mpl_connect('button_press_event', self.on_button_press) canvas.mpl_connect('key_press_event', self.on_key_press) canvas.mpl_connect('button_release_event', self.on_button_release) canvas.mpl_connect('motion_notify_event', self.on_mouse_move) self.canvas = canvas def get_ind_under_point(self, event): # Return the index of the point closest to the event position or *None* xy = self.pathpatch.get_path().vertices xyt = self.pathpatch.get_transform().transform(xy) # to display coords xt, yt = xyt[:, 0], xyt[:, 1] d = np.sqrt((xt - event.x)**2 + (yt - event.y)**2) ind = d.argmin() return ind if d[ind] < self.epsilon else None def on_draw(self, event): # Callback for draws. self.background = self.canvas.copy_from_bbox(self.ax.bbox) self.ax.draw_artist(self.pathpatch) self.ax.draw_artist(self.line) self.canvas.blit(self.ax.bbox) def on_button_press(self, event): # Callback for mouse button presses if (event.inaxes is None or event.button != MouseButton.LEFT or not self.showverts): return self._ind = self.get_ind_under_point(event) def on_button_release(self, event): # Callback for mouse button releases if (event.button != MouseButton.LEFT or not self.showverts): return self._ind = None def on_key_press(self, event): # Callback for key presses if not event.inaxes: return if event.key == 't': self.showverts = not self.showverts self.line.set_visible(self.showverts) if not self.showverts: self._ind = None self.canvas.draw() def on_mouse_move(self, event): # Callback for mouse movements if (self._ind is None or event.inaxes is None or event.button != MouseButton.LEFT or not self.showverts): return vertices = self.pathpatch.get_path().vertices vertices[self._ind] = event.xdata, event.ydata self.line.set_data(zip(*vertices)) self.canvas.restore_region(self.background) self.ax.draw_artist(self.pathpatch) self.ax.draw_artist(self.line) self.canvas.blit(self.ax.bbox)
事件处理和画布交互
PathInteractor 类将各种回调连接到画布事件,使用户能够与已定义的路径进行交互。这些交互包括按下和释放鼠标按钮、拖动顶点以及使用按键切换顶点标记。
canvas.mpl_connect('draw_event', self.on_draw) canvas.mpl_connect('button_press_event', self.on_button_press) canvas.mpl_connect('key_press_event', self.on_key_press) canvas.mpl_connect('button_release_event', self.on_button_release) canvas.mpl_connect('motion_notify_event', self.on_mouse_move)
定义和可视化路径
首先定义一个预定义的路径,该路径由各种路径代码和顶点组成,这些代码和顶点是使用 Matplotlib Path 类创建的。然后,使用 PathPatch 实例在画布上可视化此路径,从而为绘图添加交互组件。
fig, ax = plt.subplots() pathdata = [ (Path.MOVETO, (1.58, -2.57)), (Path.CURVE4, (0.35, -1.1)), (Path.CURVE4, (-1.75, 2.0)), (Path.CURVE4, (0.375, 2.0)), (Path.LINETO, (0.85, 1.15)), (Path.CURVE4, (2.2, 3.2)), (Path.CURVE4, (3, 0.05)), (Path.CURVE4, (2.0, -0.5)), (Path.CLOSEPOLY, (1.58, -2.57)), ] codes, verts = zip(*pathdata) path = Path(verts, codes) patch = PathPatch( path, facecolor='green', edgecolor='yellow', alpha=0.5) ax.add_patch(patch)
运行路径编辑器
实例化 PathInteractor 类,设置绘图属性并显示绘图。用户现在可以交互式地拖动顶点,使用“t”键切换顶点标记,并观察实时更新。
interactor = PathInteractor(patch) ax.set_title('drag vertices to update path') ax.set_xlim(-3, 4) ax.set_ylim(-3, 4) plt.show()
示例
让我们看看 Matplotlib 路径编辑器的完整示例。
import matplotlib.pyplot as plt import numpy as np from matplotlib.backend_bases import MouseButton from matplotlib.patches import PathPatch from matplotlib.path import Path class PathInteractor: showverts = True # max pixel distance to count as a vertex hit epsilon = 5 def __init__(self, pathpatch): # Initialization and event connections self.ax = pathpatch.axes canvas = self.ax.figure.canvas self.pathpatch = pathpatch self.pathpatch.set_animated(True) x, y = zip(*self.pathpatch.get_path().vertices) self.line, = ax.plot( x, y, marker='o', markerfacecolor='r', animated=True) self._ind = None # the active vertex canvas.mpl_connect('draw_event', self.on_draw) canvas.mpl_connect('button_press_event', self.on_button_press) canvas.mpl_connect('key_press_event', self.on_key_press) canvas.mpl_connect('button_release_event', self.on_button_release) canvas.mpl_connect('motion_notify_event', self.on_mouse_move) self.canvas = canvas def get_ind_under_point(self, event): # Return the index of the point closest to the event position or *None* xy = self.pathpatch.get_path().vertices xyt = self.pathpatch.get_transform().transform(xy) # to display coords xt, yt = xyt[:, 0], xyt[:, 1] d = np.sqrt((xt - event.x)**2 + (yt - event.y)**2) ind = d.argmin() return ind if d[ind] < self.epsilon else None def on_draw(self, event): # Callback for draws. self.background = self.canvas.copy_from_bbox(self.ax.bbox) self.ax.draw_artist(self.pathpatch) self.ax.draw_artist(self.line) self.canvas.blit(self.ax.bbox) def on_button_press(self, event): # Callback for mouse button presses if (event.inaxes is None or event.button != MouseButton.LEFT or not self.showverts): return self._ind = self.get_ind_under_point(event) def on_button_release(self, event): # Callback for mouse button releases if (event.button != MouseButton.LEFT or not self.showverts): return self._ind = None def on_key_press(self, event): # Callback for key presses if not event.inaxes: return if event.key == 't': self.showverts = not self.showverts self.line.set_visible(self.showverts) if not self.showverts: self._ind = None self.canvas.draw() def on_mouse_move(self, event): # Callback for mouse movements if (self._ind is None or event.inaxes is None or event.button != MouseButton.LEFT or not self.showverts): return vertices = self.pathpatch.get_path().vertices vertices[self._ind] = event.xdata, event.ydata self.line.set_data(zip(*vertices)) self.canvas.restore_region(self.background) self.ax.draw_artist(self.pathpatch) self.ax.draw_artist(self.line) self.canvas.blit(self.ax.bbox) fig, ax = plt.subplots() pathdata = [ (Path.MOVETO, (1.58, -2.57)), (Path.CURVE4, (0.35, -1.1)), (Path.CURVE4, (-1.75, 2.0)), (Path.CURVE4, (0.375, 2.0)), (Path.LINETO, (0.85, 1.15)), (Path.CURVE4, (2.2, 3.2)), (Path.CURVE4, (3, 0.05)), (Path.CURVE4, (2.0, -0.5)), (Path.CLOSEPOLY, (1.58, -2.57)), ] codes, verts = zip(*pathdata) path = Path(verts, codes) patch = PathPatch( path, facecolor='green', edgecolor='yellow', alpha=0.5) ax.add_patch(patch) interactor = PathInteractor(patch) ax.set_title('drag vertices to update path') ax.set_xlim(-3, 4) ax.set_ylim(-3, 4) plt.show()
输出
执行上述程序后,您将获得以下图形。按键盘上的“t”键。此操作会切换顶点标记的可见性。当顶点标记可见(按下“t”后)时,您可以使用鼠标拖动这些标记。观察拖动顶点如何影响路径的形状。
观看下面的视频,了解路径编辑器的工作原理。