Заполните ВНЕ многоугольника | Маска, где знаки находятся за пределами круговой границы?

Я использую plot(x,y,'r') для построения красного круга. x и y - массивы, такие, что при паре в виде (x, y) и на графике все точки образуют круговую линию.

fill(x,y,'r') отображает красный круг, который заполняется (или окрашен) красным цветом.

Как я могу держать круг белым внутри, но заполнять вне круга до границ оси?

Я изучил использование fill_between(x_array, y1_array, y2_array, where), но после небольшой игры с ним я не думаю, что это будет работать для моих массивов x, y. Я думал, что fill_between() вне круга, и внутри квадрата, который определяется границами оси, но я не думаю, что fill_between() способен... Im уверен, что я мог бы превратить его в интегральную проблему с delta x и delta y переходя к нулю, но я не желаю.

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

Все, что мне действительно нужно сделать, это замаскировать числа в массиве 2d, которые расположены за пределами этой границы круга, созданного с помощью x и y, так что когда 2D-массив рассматривается как цветной график или контур внутри окружность будет изображением, а снаружи будет белым.

Может ли это быть выполнено с помощью маскирующей техники 2D-массива? Как с помощью masked_where()? Я еще не изучил его, но буду.

Любые идеи? Благодаря

Изменить 1: Вот что у меня есть разрешение показать, что я думаю, что 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()

Ответ 1

Все, что мне действительно нужно сделать, это маска выходов в массиве 2d, которые расположенной за этой границей круг, созданный с помощью x и y, такой, что когда 2D-массив рассматривается как цвет сюжет или контур внутри круга будет образ, а снаружи будет белого цвета.

У вас есть два варианта:

Во-первых, вы можете использовать маскированный массив для изображений. Это сложнее, но немного более безопасно. Чтобы замаскировать массив вне круга, создайте карту расстояния из центральной точки и залейте, где расстояние больше радиуса.

Более простой вариант - обрезать области ouside патча с im.set_clip_path() после того, как вы построили изображение.

Смотрите этот пример из галереи matplotlib. К сожалению, с некоторыми осями (безкарцевые оси) это может быть немного глючным, по моему опыту. В любом другом случае он должен работать отлично.

Edit: Кстати, вот как выполнить то, что вы изначально задали: заведите многоугольник с отверстием внутри. Однако, если вы просто хотите замаскировать изображение, вам будет лучше с любым из двух вариантов выше.

Edit2: просто для краткого примера 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()

Редактирование 2: Наложение полигонов маски на исходный участок: Здесь немного более подробно о том, как построить многоугольник, который маскирует все за пределами этого участка. По-видимому, нет лучшего способа скопировать контурные сюжеты (что я мог бы найти, во всяком случае...).

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 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()

Ответ 2

Примечание. Этот ответ использует синтаксис MATLAB, поскольку вопрос был первоначально помечен как таковой. Однако, даже если вы используете matplotlib в Python, концепция должна быть одинаковой, даже если синтаксис немного отличается.

Один из вариантов состоит в том, чтобы создать многоугольник, который, как представляется, имеет отверстие в нем, но на самом деле просто два его края обертываются вокруг пустого пространства и касаются. Вы можете сделать это, создав набор координат x и y, которые отслеживают по краю круга, затем отсканируйте от края круга до края ограничивающего квадрата, затем проведите по краю этого квадрата и обратно к краю круга вдоль одной и той же линии. Здесь пример с единичной окружностью 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

И вот цифра, которую вы должны увидеть:

Обратите внимание на строку справа, соединяющую края окружности и квадрата. Здесь встречаются два края красного многоугольника и касаются друг друга. Если вы не хотите, чтобы граничные линии были видимыми, вы можете изменить их цвет так же, как цвет заливки для такого многоугольника:

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