Добавление пользовательского изображения в geom_polygon заполнить ggplot

Ответ 1

Мы не можем установить заливку рисунка для ggplot, но мы можем сделать довольно простой способ обхода с помощью geom_tile. Воспроизведение исходных данных:

#example data/ellipses
set.seed(101)
n <- 1000
x1 <- rnorm(n, mean=2)
y1 <- 1.75 + 0.4*x1 + rnorm(n)
df <- data.frame(x=x1, y=y1, group="A")
x2 <- rnorm(n, mean=8)
y2 <- 0.7*x2 + 2 + rnorm(n)
df <- rbind(df, data.frame(x=x2, y=y2, group="B"))
x3 <- rnorm(n, mean=6)
y3 <- x3 - 5 - rnorm(n)
df <- rbind(df, data.frame(x=x3, y=y3, group="C"))

#calculating ellipses
library(ellipse)
df_ell <- data.frame()
for(g in levels(df$group)){
  df_ell <- 
    rbind(df_ell, cbind(as.data.frame(
      with(df[df$group==g,], ellipse(cor(x, y), scale=c(sd(x),sd(y)), 
                                     centre=c(mean(x),mean(y))))),group=g))
}

Ключевой особенностью, которую я хочу показать, является преобразование растрового изображения в data.frame с столбцами X, Y, color, чтобы мы могли позже построить его с помощью geom_tile

require("dplyr")
require("tidyr")
require("ggplot2")
require("png")

# getting sample pictures
download.file("http://content.mycutegraphics.com/graphics/alligator/alligator-reading-a-book.png", "alligator.png", mode = "wb")
download.file("http://content.mycutegraphics.com/graphics/animal/elephant-and-bird.png", "elephant.png", mode = "wb")
download.file("http://content.mycutegraphics.com/graphics/turtle/girl-turtle.png", "turtle.png", mode = "wb")
pic_allig <- readPNG("alligator.png")
pic_eleph <- readPNG("elephant.png")
pic_turtl <- readPNG("turtle.png")

# converting raster image to plottable data.frame
ggplot_rasterdf <- function(color_matrix, bottom = 0, top = 1, left = 0, right = 1) {
  require("dplyr")
  require("tidyr")

  if (dim(color_matrix)[3] > 3) hasalpha <- T else hasalpha <- F

  outMatrix <- matrix("#00000000", nrow = dim(color_matrix)[1], ncol = dim(color_matrix)[2])

  for (i in 1:dim(color_matrix)[1])
    for (j in 1:dim(color_matrix)[2]) 
      outMatrix[i, j] <- rgb(color_matrix[i,j,1], color_matrix[i,j,2], color_matrix[i,j,3], ifelse(hasalpha, color_matrix[i,j,4], 1))

  colnames(outMatrix) <- seq(1, ncol(outMatrix))
  rownames(outMatrix) <- seq(1, nrow(outMatrix))
  as.data.frame(outMatrix) %>% mutate(Y = nrow(outMatrix):1) %>% gather(X, color, -Y) %>% 
    mutate(X = left + as.integer(as.character(X))*(right-left)/ncol(outMatrix), Y = bottom + Y*(top-bottom)/nrow(outMatrix))
}

Преобразование изображений:

# preparing image data
pic_allig_dat <- 
  ggplot_rasterdf(pic_allig, 
                  left = min(df_ell[df_ell$group == "A",]$x), 
                  right = max(df_ell[df_ell$group == "A",]$x),
                  bottom = min(df_ell[df_ell$group == "A",]$y),
                  top = max(df_ell[df_ell$group == "A",]$y) )

pic_eleph_dat <- 
  ggplot_rasterdf(pic_eleph, left = min(df_ell[df_ell$group == "B",]$x), 
                  right = max(df_ell[df_ell$group == "B",]$x),
                  bottom = min(df_ell[df_ell$group == "B",]$y),
                  top = max(df_ell[df_ell$group == "B",]$y) )

pic_turtl_dat <- 
  ggplot_rasterdf(pic_turtl, left = min(df_ell[df_ell$group == "C",]$x), 
                  right = max(df_ell[df_ell$group == "C",]$x),
                  bottom = min(df_ell[df_ell$group == "C",]$y),
                  top = max(df_ell[df_ell$group == "C",]$y) )

Насколько я понял, автор хочет создавать изображения только внутри эллипсов, а не в их первоначальной прямоугольной форме. Мы можем достичь этого с помощью функции point.in.polygon из пакета sp.

# filter image-data.frames keeping only rows inside ellipses
require("sp")

gr_A_df <- 
  pic_allig_dat[point.in.polygon(pic_allig_dat$X, pic_allig_dat$Y, 
                                 df_ell[df_ell$group == "A",]$x, 
                                 df_ell[df_ell$group == "A",]$y ) %>% as.logical,]
gr_B_df <- 
  pic_eleph_dat[point.in.polygon(pic_eleph_dat$X, pic_eleph_dat$Y, 
                                 df_ell[df_ell$group == "B",]$x, 
                                 df_ell[df_ell$group == "B",]$y ) %>% as.logical,]
gr_C_df <- 
  pic_turtl_dat[point.in.polygon(pic_turtl_dat$X, pic_turtl_dat$Y, 
                                 df_ell[df_ell$group == "C",]$x, 
                                 df_ell[df_ell$group == "C",]$y ) %>% as.logical,]

И наконец...

#drawing
p <- ggplot(data=df) + 
  geom_polygon(data=df_ell, aes(x=x, y=y,colour=group, fill=group), alpha=0.1, size=1, linetype=1)

p + geom_tile(data = gr_A_df, aes(x = X, y = Y), fill = gr_A_df$color) + 
  geom_tile(data = gr_B_df, aes(x = X, y = Y), fill = gr_B_df$color) + 
  geom_tile(data = gr_C_df, aes(x = X, y = Y), fill = gr_C_df$color) + theme_bw()

Мы можем легко изменить размер графика без внесения изменений в код.

И, конечно же, вы должны помнить о возможностях вашей машины и, возможно, не выбирать 20MP-изображения для построения внутри вашего ggplot =)

Ответ 2

Быстрое и уродливое решение без использования ggplot может заключаться в использовании rasterImager и package(jpg) (или png, в зависимости от формата ваших изображений):

set.seed(101)
n <- 1000
x1 <- rnorm(n, mean=2)
y1 <- 1.75 + 0.4*x1 + rnorm(n)
df <- data.frame(x=x1, y=y1, group="1")
x2 <- rnorm(n, mean=8)
y2 <- 0.7*x2 + 2 + rnorm(n)
df <- rbind(df, data.frame(x=x2, y=y2, group="2"))
x3 <- rnorm(n, mean=6)
y3 <- x3 - 5 - rnorm(n)
df <- rbind(df, data.frame(x=x3, y=y3, group="3"))

plot(df$x,df$y,type="n")
for(g in unique(df$group)){
    ifile=readJPEG(paste(g,".jpg",sep=""),FALSE)
    x=df$x[df$group == g]
    y=df$y[df$group == g]
    xmin=mean(x)-sd(x)*2
    ymin=mean(y)-sd(y)*2
    xmax=mean(x)+sd(x)*2
    ymax=mean(y)+sd(y)*2
    rasterImage(ifile,xmin,ymin,xmax,ymax)
}

(изображения представляют собой "случайные" изображения, найденные на wikimedia, переименованные для случая)

Здесь я просто центрировал изображение по среднему значению каждой группы (как в статье) и делал их размер пропорциональным стандартным отклонениям. Нетрудно сделать так, чтобы он соответствовал 95% -ному доверительному интервалу, использованному в статье.

Это не совсем необходимый результат, но это довольно легко сделать (хотя я бы больше пошел на решение gimp, если вы действительно хотите подгонять свой образ к эллипсу, как это было предложено @Mike)

Ответ 3

#example data/ellipses set.seed(101) n <- 1000 x1 <- rnorm(n, mean=2) y1 <- 1.75 + 0.4*x1 + rnorm(n) df <- data.frame(x=x1, y=y1,
    group="A") x2 <- rnorm(n, mean=8) y2 <- 0.7*x2 + 2 + rnorm(n) df <-
    rbind(df, data.frame(x=x2, y=y2, group="B")) x3 <- rnorm(n, mean=6)
    y3 <- x3 - 5 - rnorm(n) df <- rbind(df, data.frame(x=x3, y=y3,
    group="C"))


#calculating ellipses library(ellipse) df_ell <- data.frame() for(g in levels(df$group)){
  df_ell <- rbind(df_ell,
    cbind(as.data.frame(with(df[df$group==g,], ellipse(cor(x, y),                                                                            
   scale=c(sd(x),sd(y)),                                                                                  
   centre=c(mean(x),mean(y))))),group=g)) }

#drawing library(ggplot2) p <- ggplot(data=df, aes(x=x, y=y,colour=group)) +    
    #geom_point(size=1.5, alpha=.6) +  
    geom_polygon(data=df_ell, aes(x=x, y=y,colour=group, fill=group),
    alpha=0.1, size=1, linetype=1)