Заполнить вне полигона |Массив масок, где знаки находятся за круговой границей

Question

Я использую plot(x,y,'r'), чтобы нарисовать красный круг.x и y - это массивы, такие, что в паре как (x, y) и на графике все точки образуют круговую линию.

fill(x,y,'r') изображает красный круг, который залит (или закрашен) красным.

Как я могу сохранить белый круг внутри, но заполнить его снаружи до границ оси?

Я решил использовать fill_between(x_array, y1_array, y2_array, where), но после небольшой игры с ним я не наденуНе думаю, что это будет работать для моих массивов x, y.Я думал, что fill_between() за пределами круга и внутри квадрата, который определяется границами оси, но я не думаю, что fill_between() способен ... Я уверен, что я мог бы превратить это в интегральную проблему с дельтойx и delta y стремятся к нулю, но я не желаю.

Если кто-нибудь увидит, что я что-то упускаю с fill_between(), пожалуйста, дайте мне знать.

Все, что яна самом деле нужно замаскировать числа в двумерном массиве, которые расположены за этой границей круга, созданного с помощью x и y, таким образом, чтобы при просмотре двумерного массива в виде цветового графика или контура внутри круга было изображение, а снаружи будет заштриховано.

Может ли это быть выполнено с помощью техники маскировки двумерного массива?Как с помощью masked_where()?Я еще не изучал это, но буду.

Есть идеи?Спасибо

Редактировать 1: Вот то, что у меня есть разрешение, чтобы показать, что я думаю, объяснит мою проблему.

from pylab import *
from matplotlib.path import Path
from matplotlib.patches import PathPatch

f=Figure()
a=f.add_subplot(111)

# x,y,z are 2d arrays

# sometimes i plot a color plot
# im = a.pcolor(x,y,z)
a.pcolor(x,y,z)

# sometimes i plot a contour
a.contour(x,y,z)

# sometimes i plot both using a.hold(True)

# here is the masking part.
# sometimes i just want to see the boundary drawn without masking
# sometimes i want to see the boundary drawn with masking inside of the boundary
# sometimes i want to see the boundary drawn with masking outside of the boundary

# depending on the vectors that define x_bound and y_bound, sometimes the boundary
# is a circle, sometimes it is not.

path=Path(vpath)
patch=PathPatch(path,facecolor='none')
a.add_patch(patch) # just plots boundary if anything has been previously plotted on a
if ('I want to mask inside'):
    patch.set_facecolor('white') # masks(whitens) inside if pcolor is currently on a,
    # but if contour is on a, the contour part is not whitened out. 
else: # i want to mask outside 
    im.set_clip_path(patch) # masks outside only when im = a.pcolor(x,y,z)
    # the following commands don't update any masking but they don't produce errors?
    # patch.set_clip_on(True)
    # a.set_clip_on(True)
    # a.set_clip_path(patch)

a.show()

Answer 1

Все, что мне действительно нужно сделать, это замаскировать числа в двумерном массиве, которые расположены за этой границей круга, созданного с помощью x и y, так, чтобы, когда двумерный массив рассматривался как цветной график, иликонтур, внутри круга будет изображение, а снаружи будет заштриховано.

У вас есть два варианта:

Во-первых, вы можете использовать маскированный массив для изображений,Это более сложно, но немного более безопасно.Чтобы замаскировать массив за пределами круга, сгенерируйте карту расстояний от центральной точки и замаскируйте, где расстояние больше радиуса.

Более простой вариант - обрезать участки заплаты с помощью im.set_clip_path() после того, как вы построили изображение.

См. этот пример из галереи matplotlib .К сожалению, с некоторыми осями (не декартовыми осями) это может быть немного затруднительно, по моему опыту.В любом другом случае все должно работать идеально.

Редактировать: Кстати, это то, как сделать то, что вы изначально просили : построить полигон с отверстием внутри.Однако, если вы просто хотите замаскировать изображение, вам лучше воспользоваться одним из двух приведенных выше вариантов.

Edit2: просто приведу краткий пример обоих способов ...

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
import matplotlib.patches as patches

def main():
    # Generate some random data
    nx, ny = 100, 100
    data = np.random.random((ny,nx))

    # Define a circle in the center of the data with a radius of 20 pixels
    radius = 20
    center_x = nx // 2
    center_y = ny // 2

    plot_masked(data, center_x, center_y, radius)
    plot_clipped(data, center_x, center_y, radius)
    plt.show()

def plot_masked(data, center_x, center_y, radius):
    """Plots the image masked outside of a circle using masked arrays"""
    # Calculate the distance from the center of the circle
    ny, nx = data.shape
    ix, iy = np.meshgrid(np.arange(nx), np.arange(ny))
    distance = np.sqrt((ix - center_x)**2 + (iy - center_y)**2)

    # Mask portions of the data array outside of the circle
    data = np.ma.masked_where(distance > radius, data)

    # Plot
    plt.figure()
    plt.imshow(data)
    plt.title('Masked Array')

def plot_clipped(data, center_x, center_y, radius):
    """Plots the image clipped outside of a circle by using a clip path"""
    fig = plt.figure()
    ax = fig.add_subplot(111)

    # Make a circle
    circ = patches.Circle((center_x, center_y), radius, facecolor='none')
    ax.add_patch(circ) # Plot the outline

    # Plot the clipped image
    im = ax.imshow(data, clip_path=circ, clip_on=True)

    plt.title('Clipped Array')

main()

Редактировать 2: Построение полигона с маской над исходным графиком: Вот немного подробнее о том, как построить многоугольник, который маскирует все, что находится вне него, на текущем графике.По-видимому, нет лучшего способа обрезать контурные графики (в любом случае, я смог найти ...).

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt

def main():
    # Contour some regular (fake) data
    grid = np.arange(100).reshape((10,10))
    plt.contourf(grid)

    # Verticies of the clipping polygon in counter-clockwise order
    #  (A triange, in this case)
    poly_verts = [(2, 2), (5, 2.5), (6, 8), (2, 2)]

    mask_outside_polygon(poly_verts)

    plt.show()

def mask_outside_polygon(poly_verts, ax=None):
    """
    Plots a mask on the specified axis ("ax", defaults to plt.gca()) such that
    all areas outside of the polygon specified by "poly_verts" are masked.  

    "poly_verts" must be a list of tuples of the verticies in the polygon in
    counter-clockwise order.

    Returns the matplotlib.patches.PathPatch instance plotted on the figure.
    """
    import matplotlib.patches as mpatches
    import matplotlib.path as mpath

    if ax is None:
        ax = plt.gca()

    # Get current plot limits
    xlim = ax.get_xlim()
    ylim = ax.get_ylim()

    # Verticies of the plot boundaries in clockwise order
    bound_verts = [(xlim[0], ylim[0]), (xlim[0], ylim[1]), 
                   (xlim[1], ylim[1]), (xlim[1], ylim[0]), 
                   (xlim[0], ylim[0])]

    # A series of codes (1 and 2) to tell matplotlib whether to draw a line or 
    # move the "pen" (So that there's no connecting line)
    bound_codes = [mpath.Path.MOVETO] + (len(bound_verts) - 1) * [mpath.Path.LINETO]
    poly_codes = [mpath.Path.MOVETO] + (len(poly_verts) - 1) * [mpath.Path.LINETO]

    # Plot the masking patch
    path = mpath.Path(bound_verts + poly_verts, bound_codes + poly_codes)
    patch = mpatches.PathPatch(path, facecolor='white', edgecolor='none')
    patch = ax.add_patch(patch)

    # Reset the plot limits to their original extents
    ax.set_xlim(xlim)
    ax.set_ylim(ylim)

    return patch

if __name__ == '__main__':
    main()

Answer 2

Примечание. В этом ответе используется синтаксис MATLAB, поскольку вопрос изначально был помечен как таковой. Однако, даже если вы используете matplotlib в Python, концепция должна быть такой же, даже если синтаксис немного отличается.

Один из вариантов, который у вас есть, состоит в том, чтобы создать многоугольник, который выглядит как , чтобы иметь дыру в нем, но на самом деле два его края обертывают пустое пространство и касаются. Вы можете сделать это, создав набор координат x и y, которые отслеживают по краю круга, затем отслеживают от края круга до края ограничивающего квадрата, затем отслеживают вокруг края этого квадрата и обратно. к краю круга вдоль той же линии. Вот пример с единичным кругом и квадратом 4 на 4 с центром в начале координат:

theta = linspace(0,2*pi,100);      %# A vector of 100 angles from 0 to 2*pi
xCircle = cos(theta);              %# x coordinates for circle
yCircle = sin(theta);              %# y coordinates for circle
xSquare = [2 2 -2 -2 2 2];         %# x coordinates for square
ySquare = [0 -2 -2 2 2 0];         %# y coordinates for square
hp = fill([xCircle xSquare],...    %# Plot the filled polygon
          [yCircle ySquare],'r');
axis equal                         %# Make axes tick marks equal in size

А вот цифра, которую вы должны увидеть:

Обратите внимание на линию справа, соединяющую края круга и квадрата. Здесь два края красного многоугольника встречаются и соприкасаются друг с другом. Если вы не хотите, чтобы линии краев были видны, вы можете изменить их цвет так же, как цвет заливки для многоугольника, например:

set(hp,'EdgeColor','r');