Я пытаюсь создать 3D-график разброса с использованием Matplotlib. Я хотел бы комментировать отдельные моменты, например, 2D-пример: Matplotlib: как разместить отдельные теги для графика рассеяния.
Я попытался использовать эту функцию и обратился к документу Matplotlib, но обнаружил, что библиотека не поддерживает трехмерную аннотацию. Кто-нибудь знает, как это сделать?
Спасибо!
Вычислите двумерную позицию точки и используйте ее для создания аннотации. Если вам нужна интерактивная диаграмма, вы можете пересчитать местоположение, когда мышь была выпущена.
import pylab
from mpl_toolkits.mplot3d import Axes3D
from mpl_toolkits.mplot3d import proj3d
fig = pylab.figure()
ax = fig.add_subplot(111, projection = '3d')
x = y = z = [1, 2, 3]
sc = ax.scatter(x,y,z)
# now try to get the display coordinates of the first point
x2, y2, _ = proj3d.proj_transform(1,1,1, ax.get_proj())
label = pylab.annotate(
"this",
xy = (x2, y2), xytext = (-20, 20),
textcoords = 'offset points', ha = 'right', va = 'bottom',
bbox = dict(boxstyle = 'round,pad=0.5', fc = 'yellow', alpha = 0.5),
arrowprops = dict(arrowstyle = '->', connectionstyle = 'arc3,rad=0'))
def update_position(e):
x2, y2, _ = proj3d.proj_transform(1,1,1, ax.get_proj())
label.xy = x2,y2
label.update_positions(fig.canvas.renderer)
fig.canvas.draw()
fig.canvas.mpl_connect('button_release_event', update_position)
pylab.show()
Может быть проще с помощью ax.text(...):
from matplotlib import pyplot
from mpl_toolkits.mplot3d import Axes3D
from numpy.random import rand
from pylab import figure
m=rand(3,3) # m is an array of (x,y,z) coordinate triplets
fig = figure()
ax = Axes3D(fig)
for i in range(len(m)): #plot each point + it index as text above
ax.scatter(m[i,0],m[i,1],m[i,2],color='b')
ax.text(m[i,0],m[i,1],m[i,2], '%s' % (str(i)), size=20, zorder=1,
color='k')
ax.set_xlabel('x')
ax.set_ylabel('y')
ax.set_zlabel('z')
pyplot.show()
В следующих сообщениях [1], [2] построение трехмерных стрелок в matplotlib обсуждаются.
Аналогично Annotation3D класс (унаследованный от Annotation) может быть создан:
from mpl_toolkits.mplot3d.proj3d import proj_transform
from matplotlib.text import Annotation
class Annotation3D(Annotation):
'''Annotate the point xyz with text s'''
def __init__(self, s, xyz, *args, **kwargs):
Annotation.__init__(self,s, xy=(0,0), *args, **kwargs)
self._verts3d = xyz
def draw(self, renderer):
xs3d, ys3d, zs3d = self._verts3d
xs, ys, zs = proj_transform(xs3d, ys3d, zs3d, renderer.M)
self.xy=(xs,ys)
Annotation.draw(self, renderer)
Далее, мы можем определить функцию annotate3D():
def annotate3D(ax, s, *args, **kwargs):
'''add anotation text s to to Axes3d ax'''
tag = Annotation3D(s, *args, **kwargs)
ax.add_artist(tag)
Используя эту функцию, теги аннотаций могут быть добавлены в Axes3d, как в примере ниже:
import matplotlib.pyplot as plt
from mpl_toolkits.mplot3d import axes3d
from mpl_toolkits.mplot3d.art3d import Line3DCollection
# data: coordinates of nodes and links
xn = [1.1, 1.9, 0.1, 0.3, 1.6, 0.8, 2.3, 1.2, 1.7, 1.0, -0.7, 0.1, 0.1, -0.9, 0.1, -0.1, 2.1, 2.7, 2.6, 2.0]
yn = [-1.2, -2.0, -1.2, -0.7, -0.4, -2.2, -1.0, -1.3, -1.5, -2.1, -0.7, -0.3, 0.7, -0.0, -0.3, 0.7, 0.7, 0.3, 0.8, 1.2]
zn = [-1.6, -1.5, -1.3, -2.0, -2.4, -2.1, -1.8, -2.8, -0.5, -0.8, -0.4, -1.1, -1.8, -1.5, 0.1, -0.6, 0.2, -0.1, -0.8, -0.4]
group = [1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 2, 2, 3, 2, 2, 2, 3, 3, 3, 3]
edges = [(1, 0), (2, 0), (3, 0), (3, 2), (4, 0), (5, 0), (6, 0), (7, 0), (8, 0), (9, 0), (11, 10), (11, 3), (11, 2), (11, 0), (12, 11), (13, 11), (14, 11), (15, 11), (17, 16), (18, 16), (18, 17), (19, 16), (19, 17), (19, 18)]
xyzn = zip(xn, yn, zn)
segments = [(xyzn[s], xyzn[t]) for s, t in edges]
# create figure
fig = plt.figure(dpi=60)
ax = fig.gca(projection='3d')
ax.set_axis_off()
# plot vertices
ax.scatter(xn,yn,zn, marker='o', c = group, s = 64)
# plot edges
edge_col = Line3DCollection(segments, lw=0.2)
ax.add_collection3d(edge_col)
# add vertices annotation.
for j, xyz_ in enumerate(xyzn):
annotate3D(ax, s=str(j), xyz=xyz_, fontsize=10, xytext=(-3,3),
textcoords='offset points', ha='right',va='bottom')
plt.show()
Если у вас много точек данных, диаграмма может сильно затухать, если вы их аннотируете. Следующее решение (построенное на основе ответа HYRY) реализует решение для перетаскивания мыши для точек данных в 3D-диаграммах. Будут аннотированы только точки данных рядом с вашей позицией мыши. После каждого перемещения мыши вычисляется расстояние от указателя мыши ко всем точкам данных, а ближайшая точка - аннотируется.
import matplotlib.pyplot as plt, numpy as np
from mpl_toolkits.mplot3d import proj3d
def visualize3DData (X):
"""Visualize data in 3d plot with popover next to mouse position.
Args:
X (np.array) - array of points, of shape (numPoints, 3)
Returns:
None
"""
fig = plt.figure(figsize = (16,10))
ax = fig.add_subplot(111, projection = '3d')
ax.scatter(X[:, 0], X[:, 1], X[:, 2], depthshade = False, picker = True)
def distance(point, event):
"""Return distance between mouse position and given data point
Args:
point (np.array): np.array of shape (3,), with x,y,z in data coords
event (MouseEvent): mouse event (which contains mouse position in .x and .xdata)
Returns:
distance (np.float64): distance (in screen coords) between mouse pos and data point
"""
assert point.shape == (3,), "distance: point.shape is wrong: %s, must be (3,)" % point.shape
# Project 3d data space to 2d data space
x2, y2, _ = proj3d.proj_transform(point[0], point[1], point[2], plt.gca().get_proj())
# Convert 2d data space to 2d screen space
x3, y3 = ax.transData.transform((x2, y2))
return np.sqrt ((x3 - event.x)**2 + (y3 - event.y)**2)
def calcClosestDatapoint(X, event):
""""Calculate which data point is closest to the mouse position.
Args:
X (np.array) - array of points, of shape (numPoints, 3)
event (MouseEvent) - mouse event (containing mouse position)
Returns:
smallestIndex (int) - the index (into the array of points X) of the element closest to the mouse position
"""
distances = [distance (X[i, 0:3], event) for i in range(X.shape[0])]
return np.argmin(distances)
def annotatePlot(X, index):
"""Create popover label in 3d chart
Args:
X (np.array) - array of points, of shape (numPoints, 3)
index (int) - index (into points array X) of item which should be printed
Returns:
None
"""
# If we have previously displayed another label, remove it first
if hasattr(annotatePlot, 'label'):
annotatePlot.label.remove()
# Get data point from array of points X, at position index
x2, y2, _ = proj3d.proj_transform(X[index, 0], X[index, 1], X[index, 2], ax.get_proj())
annotatePlot.label = plt.annotate( "Value %d" % index,
xy = (x2, y2), xytext = (-20, 20), textcoords = 'offset points', ha = 'right', va = 'bottom',
bbox = dict(boxstyle = 'round,pad=0.5', fc = 'yellow', alpha = 0.5),
arrowprops = dict(arrowstyle = '->', connectionstyle = 'arc3,rad=0'))
fig.canvas.draw()
def onMouseMotion(event):
"""Event that is triggered when mouse is moved. Shows text annotation over data point closest to mouse."""
closestIndex = calcClosestDatapoint(X, event)
annotatePlot (X, closestIndex)
fig.canvas.mpl_connect('motion_notify_event', onMouseMotion) # on mouse motion
plt.show()
if __name__ == '__main__':
X = np.random.random((30,3))
visualize3DData (X)
Здесь немного более общий вид ГИРИ отличный ответ. Он работает для любого списка точек и меток.
import numpy as np
from matplotlib import pyplot as plt
from mpl_toolkits.mplot3d import Axes3D
from mpl_toolkits.mplot3d import proj3d
points = np.array([(1,1,1), (2,2,2)])
labels = ['billy', 'bobby']
fig = plt.figure()
ax = fig.add_subplot(111, projection = '3d')
xs, ys, zs = np.split(points, 3, axis=1)
sc = ax.scatter(xs,ys,zs)
# if this code is placed inside a function, then
# we must use a predefined global variable so that
# the update function has access to it. I'm not
# sure why update_positions() doesn't get access
# to its enclosing scope in this case.
global labels_and_points
labels_and_points = []
for txt, x, y, z in zip(labels, xs, ys, zs):
x2, y2, _ = proj3d.proj_transform(x,y,z, ax.get_proj())
label = plt.annotate(
txt, xy = (x2, y2), xytext = (-20, 20),
textcoords = 'offset points', ha = 'right', va = 'bottom',
bbox = dict(boxstyle = 'round,pad=0.5', fc = 'yellow', alpha = 0.5),
arrowprops = dict(arrowstyle = '->', connectionstyle = 'arc3,rad=0'))
labels_and_points.append((label, x, y, z))
def update_position(e):
for label, x, y, z in labels_and_points:
x2, y2, _ = proj3d.proj_transform(x, y, z, ax.get_proj())
label.xy = x2,y2
label.update_positions(fig.canvas.renderer)
fig.canvas.draw()
fig.canvas.mpl_connect('motion_notify_event', update_position)
plt.show()
Там есть проблема, вызывающая раздражение пространства имен, которое я могу исправить только (халяво), используя глобальную переменную. Если кто-то может предоставить лучшее решение или объяснить, что происходит, сообщите мне!
Этот ответ основан на предыдущем ответе user315582. Я сделал несколько изменений, чтобы предоставить решение без использования глобальных переменных.
import numpy as np
from matplotlib import pyplot as plt
from mpl_toolkits.mplot3d import Axes3D
from mpl_toolkits.mplot3d import proj3d
def main():
fig = plt.figure()
ax = fig.add_subplot(111, projection = '3d')
points = np.array([(1,1,1), (2,2,2)])
labels = ['billy', 'bobby']
plotlabels = []
xs, ys, zs = np.split(points, 3, axis=1)
sc = ax.scatter(xs,ys,zs)
for txt, x, y, z in zip(labels, xs, ys, zs):
x2, y2, _ = proj3d.proj_transform(x,y,z, ax.get_proj())
label = plt.annotate(
txt, xy = (x2, y2), xytext = (-20, 20),
textcoords = 'offset points', ha = 'right', va = 'bottom',
bbox = dict(boxstyle = 'round,pad=0.5', fc = 'yellow', alpha = 0.5),
arrowprops = dict(arrowstyle = '-', connectionstyle = 'arc3,rad=0'))
plotlabels.append(label)
fig.canvas.mpl_connect('motion_notify_event', lambda event: update_position(event,fig,ax,zip(plotlabels, xs, ys, zs)))
plt.show()
def update_position(e,fig,ax,labels_and_points):
for label, x, y, z in labels_and_points:
x2, y2, _ = proj3d.proj_transform(x, y, z, ax.get_proj())
label.xy = x2,y2
label.update_positions(fig.canvas.renderer)
fig.canvas.draw()
if __name__ == '__main__':
main()