Matplotlib ImageGrid | 数据可视化教程

简介

本教程将演示如何使用 Matplotlib 的 ImageGrid 创建具有共享 x 轴和 y 轴的图像网格。本教程将涵盖两个演示：

演示 1 展示了如何在每个轴上添加一个颜色条。
演示 2 展示了如何添加一个共享颜色条。

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导入必要的库

我们将使用 Matplotlib 的 ImageGrid 来创建图像网格。我们还将使用 numpy 生成示例数据，并使用 cbook 访问一个示例数据集。

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

定义一个向坐标轴添加内部标题的函数

函数 add_inner_title 将用于为图像添加标题。

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

准备示例数据

我们将使用 cbook 中的 get_sample_data 函数来获取示例数据。然后，我们将准备要在网格中显示的图像。

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]

演示 1 - 每个轴上都有颜色条

我们将使用以下代码创建一个包含 3 张图像的网格，每个轴上都有一个颜色条：

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)
    ## 更改颜色条刻度
    if i in [1, 2]:
        cb.set_ticks([-1, 0, 1])

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

我们使用 ImageGrid 创建一个包含 3 张图像的网格。
我们将 cbar_mode 设置为 "each"，以便在每个轴上添加一个颜色条。
我们将 share_all 参数设置为 True，以便在所有图像之间共享 x 轴和 y 轴。
我们将 cbar_location 参数设置为 "top"，以便将颜色条定位在顶部。
我们为第一张图像设置 xticks 和 yticks。
我们遍历每张图像，并使用 imshow 将图像添加到轴上。
我们使用 ax.cax.colorbar 为每个轴添加一个颜色条。
我们为第二张和第三张图像设置颜色条刻度。
我们使用 add_inner_title 为每张图像添加一个标题。

演示 2 - 共享颜色条

我们将使用以下代码创建一个包含 3 张图像且带有共享颜色条的网格：

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)

## 由于 cbar_mode="single"，所有轴的 cax 属性是相同的。
ax.cax.colorbar(im)

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

我们使用 ImageGrid 创建一个包含 3 张图像的网格。
我们将 cbar_mode 设置为 "single" 以添加一个共享颜色条。
我们将 share_all 参数设置为 True，以便在所有图像之间共享 x 轴和 y 轴。
我们将 cbar_location 参数设置为 "right"，以便将颜色条定位在右侧。
我们为第一张图像设置 xticks 和 yticks。
我们遍历每张图像，并使用 imshow 将图像添加到轴上。
我们设置 clim 参数以确保所有图像使用相同的颜色刻度。
我们使用 ax.cax.colorbar 为轴添加一个共享颜色条。
我们使用 add_inner_title 为每张图像添加一个标题。

显示绘图

我们将使用 plt.show() 来显示绘图。

plt.show()

总结

本教程演示了如何使用 Matplotlib 的 ImageGrid 创建具有共享 x 轴和 y 轴的图像网格。我们涵盖了两个演示：演示 1 展示了如何在每个轴上添加一个颜色条，演示 2 展示了如何添加一个共享颜色条。

用于共享轴的 Matplotlib ImageGrid 演示

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