Matplotlib ImageGrid | Tutorial de Visualização de Dados

Introdução

Este tutorial demonstrará como usar o ImageGrid do Matplotlib para criar uma grade de imagens com eixos x e y compartilhados. O tutorial cobrirá duas demonstrações:

Demonstração 1 mostra como adicionar uma barra de cores em cada eixo.
Demonstração 2 mostra como adicionar uma barra de cores compartilhada.

Dicas para a VM

Após a inicialização da VM, clique no canto superior esquerdo para mudar para a aba Notebook para acessar o Jupyter Notebook para praticar.

Às vezes, pode ser necessário aguardar alguns segundos para que o Jupyter Notebook termine de carregar. A validação das operações não pode ser automatizada devido a limitações no Jupyter Notebook.

Se você enfrentar problemas durante o aprendizado, sinta-se à vontade para perguntar ao Labby. Forneça feedback após a sessão, e resolveremos o problema prontamente para você.

Importar as bibliotecas necessárias

Usaremos o ImageGrid do Matplotlib para criar a grade de imagens. Também usaremos o numpy para gerar dados de exemplo e o cbook para acessar um conjunto de dados de exemplo.

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

Definir uma função para adicionar títulos internos aos eixos

A função add_inner_title será usada para adicionar títulos às imagens.

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

Preparar os dados de exemplo

Usaremos a função get_sample_data do cbook para obter dados de exemplo. Em seguida, prepararemos as imagens para serem exibidas na grade.

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]

Demonstração 1 - Barra de cores em cada eixo

Criaremos uma grade de 3 imagens com uma barra de cores em cada eixo usando o seguinte código:

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')

Criamos uma grade de 3 imagens usando ImageGrid.
Definimos o cbar_mode como "each" para adicionar uma barra de cores em cada eixo.
Definimos o parâmetro share_all como True para compartilhar os eixos x e y em todas as imagens.
Definimos o parâmetro cbar_location como "top" para posicionar as barras de cores na parte superior.
Definimos os xticks e yticks para a primeira imagem.
Iteramos por cada imagem e adicionamos a imagem ao eixo usando imshow.
Adicionamos uma barra de cores a cada eixo usando ax.cax.colorbar.
Definimos as marcações da barra de cores para a segunda e terceira imagens.
Adicionamos um título a cada imagem usando add_inner_title.

Demonstração 2 - Barra de cores compartilhada

Criaremos uma grade de 3 imagens com uma barra de cores compartilhada usando o seguinte código:

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')

Criamos uma grade de 3 imagens usando ImageGrid.
Definimos o cbar_mode como "single" para adicionar uma barra de cores compartilhada.
Definimos o parâmetro share_all como True para compartilhar os eixos x e y em todas as imagens.
Definimos o parâmetro cbar_location como "right" para posicionar a barra de cores à direita.
Definimos os xticks e yticks para a primeira imagem.
Iteramos por cada imagem e adicionamos a imagem ao eixo usando imshow.
Definimos o parâmetro clim para garantir que todas as imagens usem a mesma escala de cores.
Adicionamos uma barra de cores compartilhada ao eixo usando ax.cax.colorbar.
Adicionamos um título a cada imagem usando add_inner_title.

Exibir o gráfico

Usaremos plt.show() para exibir o gráfico.

plt.show()

Resumo

Este tutorial demonstrou como usar o ImageGrid do Matplotlib para criar uma grade de imagens com eixos x e y compartilhados. Cobrimos duas demonstrações: a Demonstração 1 mostrou como adicionar uma barra de cores em cada eixo, e a Demonstração 2 mostrou como adicionar uma barra de cores compartilhada.

Demonstrações de ImageGrid do Matplotlib para Eixos Compartilhados