Matplotlib ImageGrid | データ可視化チュートリアル

はじめに

このチュートリアルでは、Matplotlib の ImageGrid を使って x 軸と y 軸を共有する画像のグリッドを作成する方法を示します。このチュートリアルでは 2 つのデモを扱います。

デモ 1 では、各軸にカラーバーを追加する方法を示します。
デモ 2 では、共有カラーバーを追加する方法を示します。

VM のヒント

VM の起動が完了したら、左上隅をクリックしてノートブックタブに切り替え、Jupyter Notebook を使って練習しましょう。

時々、Jupyter Notebook が読み込み終わるまで数秒待つ必要があります。Jupyter Notebook の制限により、操作の検証を自動化することはできません。

学習中に問題がある場合は、Labby にお問い合わせください。セッション後にフィードバックを提供してください。すぐに問題を解決いたします。

必要なライブラリをインポートする

画像のグリッドを作成するために、Matplotlib の ImageGrid を使用します。また、サンプルデータを生成するために numpy を、サンプルデータセットにアクセスするために cbook を使用します。

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np
from matplotlib import cbook
from mpl_toolkits.axes_grid1 import ImageGrid

軸に内部タイトルを追加する関数を定義する

関数add_inner_titleは、画像にタイトルを追加するために使用されます。

def add_inner_title(ax, title, loc, **kwargs):
    from matplotlib.offsetbox import AnchoredText
    from matplotlib.patheffects import withStroke
    prop = dict(path_effects=[withStroke(foreground='w', linewidth=3)],
                size=plt.rcParams['legend.fontsize'])
    at = AnchoredText(title, loc=loc, prop=prop,
                      pad=0., borderpad=0.5,
                      frameon=False, **kwargs)
    ax.add_artist(at)
    return at

サンプルデータを準備する

サンプルデータを取得するために、cbook からget_sample_data関数を使用します。その後、グリッドに表示する画像を準備します。

Z = cbook.get_sample_data("axes_grid/bivariate_normal.npy")
extent = (-3, 4, -4, 3)
ZS = [Z[i::3, :] for i in range(3)]
extent = extent[0], extent[1]/3., extent[2], extent[3]

デモ 1 - 各軸にカラーバーを追加する

以下のコードを使用して、各軸にカラーバーを持つ 3 つの画像のグリッドを作成します。

grid = ImageGrid(
    fig, 211, nrows_ncols=(1, 3), axes_pad=0.05, label_mode="1", share_all=True,
    cbar_location="top", cbar_mode="each", cbar_size="7%", cbar_pad="1%")
grid[0].set(xticks=[-2, 0], yticks=[-2, 0, 2])

for i, (ax, z) in enumerate(zip(grid, ZS)):
    im = ax.imshow(z, origin="lower", extent=extent)
    cb = ax.cax.colorbar(im)
    ## Changing the colorbar ticks
    if i in [1, 2]:
        cb.set_ticks([-1, 0, 1])

for ax, im_title in zip(grid, ["Image 1", "Image 2", "Image 3"]):
    add_inner_title(ax, im_title, loc='lower left')

ImageGridを使用して 3 つの画像のグリッドを作成します。
各軸にカラーバーを追加するために、cbar_modeを「each」に設定します。
すべての画像で x 軸と y 軸を共有するために、share_allパラメータを True に設定します。
カラーバーを上部に配置するために、cbar_locationパラメータを「top」に設定します。
最初の画像のxticksとyticksを設定します。
各画像をループして、imshowを使用して画像を軸に追加します。
ax.cax.colorbarを使用して各軸にカラーバーを追加します。
2 番目と 3 番目の画像のカラーバーの目盛りを設定します。
add_inner_titleを使用して各画像にタイトルを追加します。

デモ 2 - 共有のカラーバー

以下のコードを使用して、共有のカラーバーを持つ 3 つの画像のグリッドを作成します。

grid2 = ImageGrid(
    fig, 212, nrows_ncols=(1, 3), axes_pad=0.05, label_mode="1", share_all=True,
    cbar_location="right", cbar_mode="single", cbar_size="10%", cbar_pad=0.05)
grid2[0].set(xlabel="X", ylabel="Y", xticks=[-2, 0], yticks=[-2, 0, 2])

clim = (np.min(ZS), np.max(ZS))
for ax, z in zip(grid2, ZS):
    im = ax.imshow(z, clim=clim, origin="lower", extent=extent)

## With cbar_mode="single", cax attribute of all axes are identical.
ax.cax.colorbar(im)

for ax, im_title in zip(grid2, ["(a)", "(b)", "(c)"]):
    add_inner_title(ax, im_title, loc='upper left')

ImageGridを使用して 3 つの画像のグリッドを作成します。
共有のカラーバーを追加するために、cbar_modeを「single」に設定します。
すべての画像で x 軸と y 軸を共有するために、share_allパラメータを True に設定します。
カラーバーを右側に配置するために、cbar_locationパラメータを「right」に設定します。
最初の画像のxticksとyticksを設定します。
各画像をループして、imshowを使用して画像を軸に追加します。
すべての画像が同じ色スケールを使用するように、climパラメータを設定します。
ax.cax.colorbarを使用して軸に共有のカラーバーを追加します。
add_inner_titleを使用して各画像にタイトルを追加します。

グラフを表示する

グラフを表示するために、plt.show()を使用します。

plt.show()

まとめ

このチュートリアルでは、Matplotlib の ImageGrid を使用して、共有の x 軸と y 軸を持つ画像のグリッドを作成する方法を示しました。2 つのデモを紹介しました。デモ 1 では、各軸にカラーバーを追加する方法を示し、デモ 2 では、共有のカラーバーを追加する方法を示しました。

共有軸付きの Matplotlib ImageGrid デモ