Manipulation de chemins et de patches avec Matplotlib

Introduction

Ce tutoriel vous guidera tout au long du processus de dessin et de manipulation de formes à l'aide des classes matplotlib.path.Path, matplotlib.patches.PathPatch et matplotlib.transforms. Vous allez apprendre à créer un graphique avec un cercle, une forme de dauphin et une forme de dauphin tournée de 60 degrés.

Conseils sur la machine virtuelle

Une fois le démarrage de la machine virtuelle terminé, cliquez sur le coin supérieur gauche pour basculer vers l'onglet Carnet de notes pour accéder au carnet Jupyter pour pratiquer.

Parfois, vous devrez peut-être attendre quelques secondes pour que le carnet Jupyter ait fini de charger. La validation des opérations ne peut pas être automatisée en raison des limitations du carnet Jupyter.

Si vous rencontrez des problèmes pendant l'apprentissage, n'hésitez pas à demander à Labby. Donnez votre feedback après la session, et nous résoudrons rapidement le problème pour vous.

Créer un cercle

Tout d'abord, créons un cercle dans un graphique à l'aide des fonctions Circle et imshow. La fonction imshow est utilisée pour afficher une image dans un graphique.

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np
import matplotlib.cm as cm
from matplotlib.patches import Circle

r = np.random.rand(50)
t = np.random.rand(50) * np.pi * 2.0
x = r * np.cos(t)
y = r * np.sin(t)

fig, ax = plt.subplots(figsize=(6, 6))
circle = Circle((0, 0), 1, facecolor='none',
                edgecolor=(0, 0.8, 0.8), linewidth=3, alpha=0.5)
ax.add_patch(circle)

im = plt.imshow(np.random.random((100, 100)),
                origin='lower', cmap=cm.winter,
                interpolation='spline36',
                extent=([-1, 1, -1, 1]))
im.set_clip_path(circle)

plt.plot(x, y, 'o', color=(0.9, 0.9, 1.0), alpha=0.8)
plt.show()

Créer une forme de dauphin

Ensuite, nous allons créer une forme de dauphin à l'aide des fonctions Path et PathPatch. Nous utiliserons le tracé d'une forme de dauphin provenant de la bibliothèque OpenClipart d'Andy Fitzsimon.

from matplotlib.path import Path
from matplotlib.patches import PathPatch
import numpy as np

dolphin = """
M -0.59739425,160.18173 C -0.62740401,160.18885 -0.57867129,160.11183
-0.57867129,160.11183 C -0.57867129,160.11183 -0.5438361,159.89315
-0.39514638,159.81496 C -0.24645668,159.73678 -0.18316813,159.71981
-0.18316813,159.71981 C -0.18316813,159.71981 -0.10322971,159.58124
-0.057804323,159.58725 C -0.029723983,159.58913 -0.061841603,159.60356
-0.071265813,159.62815 C -0.080250183,159.65325 -0.082918513,159.70554
-0.061841203,159.71248 C -0.040763903,159.7194 -0.0066711426,159.71091
0.077336307,159.73612 C 0.16879567,159.76377 0.28380306,159.86448
0.31516668,159.91533 C 0.3465303,159.96618 0.5011127,160.1771
0.5011127,160.1771 C 0.63668998,160.19238 0.67763022,160.31259
0.66556395,160.32668 C 0.65339985,160.34212 0.66350443,160.33642
0.64907098,160.33088 C 0.63463742,160.32533 0.61309688,160.297
0.5789627,160.29339 C 0.54348657,160.28968 0.52329693,160.27674
0.50728856,160.27737 C 0.49060916,160.27795 0.48965803,160.31565
0.46114204,160.33673 C 0.43329696,160.35786 0.4570711,160.39871
0.43309565,160.40685 C 0.4105108,160.41442 0.39416631,160.33027
0.3954995,160.2935 C 0.39683269,160.25672 0.43807996,160.21522
0.44567915,160.19734 C 0.45327833,160.17946 0.27946869,159.9424
-0.061852613,159.99845 C -0.083965233,160.0427 -0.26176109,160.06683
-0.26176109,160.06683 C -0.30127962,160.07028 -0.21167141,160.09731
-0.24649368,160.1011 C -0.32642366,160.11569 -0.34521187,160.06895
-0.40622293,160.0819 C -0.467234,160.09485 -0.56738444,160.17461
-0.59739425,160.18173
"""

vertices = []
codes = []
parts = dolphin.split()
i = 0
code_map = {
    'M': Path.MOVETO,
    'C': Path.CURVE4,
    'L': Path.LINETO,
}

while i < len(parts):
    path_code = code_map[parts[i]]
    npoints = Path.NUM_VERTICES_FOR_CODE[path_code]
    codes.extend([path_code] * npoints)
    vertices.extend([[*map(float, y.split(','))]
                     for y in parts[i + 1:][:npoints]])
    i += npoints + 1
vertices = np.array(vertices)
vertices[:, 1] -= 160

dolphin_path = Path(vertices, codes)
dolphin_patch = PathPatch(dolphin_path, facecolor=(0.6, 0.6, 0.6),
                          edgecolor=(0.0, 0.0, 0.0))
ax.add_patch(dolphin_patch)

Faire tourner la forme de dauphin

Nous allons faire tourner la forme de dauphin de 60 degrés à l'aide de la fonction Affine2D().rotate_deg().

from matplotlib.transforms import Affine2D

vertices = Affine2D().rotate_deg(60).transform(vertices)
dolphin_path2 = Path(vertices, codes)
dolphin_patch2 = PathPatch(dolphin_path2, facecolor=(0.5, 0.5, 0.5),
                           edgecolor=(0.0, 0.0, 0.0))
ax.add_patch(dolphin_patch2)

Terminer le graphique

Mettons tout ensemble et terminons le graphique.

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np
import matplotlib.cm as cm
from matplotlib.patches import Circle, PathPatch
from matplotlib.path import Path
from matplotlib.transforms import Affine2D

## Fixing random state for reproducibility
np.random.seed(19680801)

r = np.random.rand(50)
t = np.random.rand(50) * np.pi * 2.0
x = r * np.cos(t)
y = r * np.sin(t)

fig, ax = plt.subplots(figsize=(6, 6))
circle = Circle((0, 0), 1, facecolor='none',
                edgecolor=(0, 0.8, 0.8), linewidth=3, alpha=0.5)
ax.add_patch(circle)

im = plt.imshow(np.random.random((100, 100)),
                origin='lower', cmap=cm.winter,
                interpolation='spline36',
                extent=([-1, 1, -1, 1]))
im.set_clip_path(circle)

plt.plot(x, y, 'o', color=(0.9, 0.9, 1.0), alpha=0.8)

dolphin_path = Path(vertices, codes)
dolphin_patch = PathPatch(dolphin_path, facecolor=(0.6, 0.6, 0.6),
                          edgecolor=(0.0, 0.0, 0.0))
ax.add_patch(dolphin_patch)

vertices = Affine2D().rotate_deg(60).transform(vertices)
dolphin_path2 = Path(vertices, codes)
dolphin_patch2 = PathPatch(dolphin_path2, facecolor=(0.5, 0.5, 0.5),
                           edgecolor=(0.0, 0.0, 0.0))
ax.add_patch(dolphin_patch2)

plt.show()

Sommaire

Dans ce tutoriel, vous avez appris à créer un graphique avec un cercle, une forme de dauphin et une forme de dauphin tournée de 60 degrés. Vous avez utilisé les classes matplotlib.path.Path, matplotlib.patches.PathPatch et matplotlib.transforms pour dessiner et manipuler des formes dans le graphique. Vous pouvez désormais utiliser ces connaissances pour créer des formes et des graphiques plus complexes.