Matplotlib - 矩形選擇器

介紹

Matplotlib 庫沒有內建的RectangleSelector 小部件。但是，我們可以使用 Matplotlib 的事件處理機制來實現類似的功能。RectangleSelector 通常允許使用者在繪圖上繪製一個矩形，並且選擇矩形內的所有資料點。

矩形選擇器的關鍵概念

以下是矩形選擇器的關鍵概念。

使用者互動 - RectangleSelector 提供了一種方法，允許使用者透過單擊和拖動滑鼠在繪圖上互動式地繪製矩形。
資料選擇 - RectangleSelector 的主要目的是選擇繪製的矩形內的資料點的子集。這對於資料探索和分析等任務很有價值。
事件處理 - 實現涉及處理滑鼠事件（例如按鈕按下和釋放）以跟蹤繪製矩形的座標。

用例

以下是 RectangularSelector 小部件的用例。

資料子集 - RectangleSelector 可用於選擇和分析較大資料集中的資料點的子集。
資料探索 - 使用者可以互動式地探索繪圖的不同區域，以瞭解特定區域的模式或趨勢。
互動式儀表板 - 對於互動式儀表板或應用程式，可以整合 RectangleSelector 以允許使用者動態選擇和分析資料。
感興趣區域 (ROI) 選擇 - 在科學或工程應用中，使用者可能希望定義感興趣區域以進行進一步調查。

實施步驟

要在 Matplotlib 中實現自定義矩形選擇器，我們通常可以遵循以下步驟。

啟用滑鼠事件 - Matplotlib 允許我們捕獲滑鼠事件，例如按鈕按下、釋放和移動。我們需要啟用這些事件來跟蹤使用者的互動。
捕獲滑鼠按下事件 - 當用戶單擊滑鼠按鈕以開始繪製矩形時，捕獲初始滑鼠位置。
捕獲滑鼠移動事件 - 當用戶移動滑鼠時，捕獲當前位置以動態更新正在繪製的矩形的大小。
捕獲滑鼠釋放事件 - 當用戶釋放滑鼠按鈕時，它將完成矩形的位置和大小。
突出顯示或選擇資料點 - 確定所選矩形內的所有資料點，並執行任何必要的操作，例如突出顯示、選擇或放大所選區域。

示例

這是另一個使用上面定義的所有實現步驟的示例。

import matplotlib.pyplot as plt
from matplotlib.patches import Rectangle
class RectangleSelector:
   def __init__(self, ax):
      self.ax = ax
      self.start_point = None
      self.rect = None
      self.cid_press = ax.figure.canvas.mpl_connect('button_press_event', self.on_press)
      self.cid_release = ax.figure.canvas.mpl_connect('button_release_event', self.on_release)
      self.cid_motion = ax.figure.canvas.mpl_connect('motion_notify_event', self.on_motion)
   def on_press(self, event):
      if event.inaxes == self.ax:
         self.start_point = (event.xdata, event.ydata)
         self.rect = Rectangle(self.start_point, 0, 0, edgecolor='red', alpha=0.2)
         self.ax.add_patch(self.rect)
   def on_motion(self, event):
      if self.start_point is not None and event.inaxes == self.ax:
         width = event.xdata - self.start_point[0]
         height = event.ydata - self.start_point[1]
         self.rect.set_width(width)
         self.rect.set_height(height)
         self.ax.figure.canvas.draw()
   def on_release(self, event):
      if self.start_point is not None:
         # Determine the data points within the rectangle and perform actions as needed
         selected_data = self.get_data_within_rectangle()
         print("Selected Data:", selected_data)
         self.start_point = None
         self.rect.remove()
         self.ax.figure.canvas.draw()
   def get_data_within_rectangle(self):
      # Placeholder function to determine data points within the rectangle
      # Implement logic to identify data points based on the rectangle's coordinates
      return [(1, 2), (3, 4)]  # Example data points
# Create a scatter plot with random data
import numpy as np
np.random.seed(42)
x_data = np.random.rand(50)
y_data = np.random.rand(50)
fig, ax = plt.subplots()
ax.scatter(x_data, y_data)
# Initialize the RectangleSelector
rect_selector = RectangleSelector(ax)
plt.show()

輸出

Selected Data: [(1, 2), (3, 4)]

實施注意事項

在我們在繪圖上實現 RectangularSelector 時，我們必須考慮以下幾點。

回撥函式 - 回撥函式應處理所選資料或根據所選區域觸發特定操作。

自定義 - 可以自定義 RectangleSelector 以滿足特定需求，例如更改矩形的外觀或設定最小跨度約束。

效能 - 根據資料集的大小，實現的效能可能會有所不同。對於大型資料集，可能需要進行最佳化。

實現示例

以下是如何在 Matplotlib 中實現簡單矩形選擇器功能的示例。

在這個示例中，我們使用onselect 和RectangleSelector() 函式來建立矩形選擇器。

onselect() - 當用戶完成繪製矩形時，將觸發此函式。它列印所選矩形的座標。

RectangleSelector() - 透過指定軸 ax、回撥函式 onselect、矩形的繪製型別 box（預設）以及其他自定義引數來建立 RectangleSelector。

示例

import matplotlib.pyplot as plt
from matplotlib.widgets import RectangleSelector
import numpy as np
# Sample data
np.random.seed(42)
x_data = np.random.rand(100)
y_data = np.random.rand(100)
# Function to be triggered on rectangle selection
def onselect(eclick, erelease):
   x1, y1 = eclick.xdata, eclick.ydata
   x2, y2 = erelease.xdata, erelease.ydata
   print(f"Selected rectangle coordinates: ({x1}, {y1}) to ({x2}, {y2})")
# Create a scatter plot
fig, ax = plt.subplots()
ax.scatter(x_data, y_data)
# Define the RectangleSelector
rect_selector = RectangleSelector(ax, onselect, useblit=True, button=[1], minspanx=5, minspany=5, spancoords='pixels')
plt.show()

輸出

Selected rectangle coordinates: (0.23518152400439746, 0.6559523809523811) to (0.6729136329804333, 1.05)

注意 - 要在繪圖上繪製矩形，請拖動游標，座標值將根據使用者選擇而變化。

列印頁面