使用matplotlib / pyplot混合线条颜色绘制曲线

Posted 2021-04-05

我想用一种颜色开始曲线并逐渐融入另一种颜色直到结束。我的MCVE中的以下功能有效，但当然，必须有一个更好的方法，我还没有发现，但是？！

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt

def colorlist(color1, color2, num):
    """Generate list of num colors blending from color1 to color2"""
    result = [np.array(color1), np.array(color2)]
    while len(result) < num:
        temp = [result[0]]
        for i in range(len(result)-1):
            temp.append(np.sqrt((result[i]**2+result[i+1]**2)/2))
            temp.append(result[i+1])
        result = temp
    indices = np.linspace(0, len(result)-1, num).round().astype(int)
    return [result[i] for i in indices]

x = np.linspace(0, 2*np.pi, 100)
y = np.sin(x)
colors = colorlist((1, 0, 0), (0, 0, 1), len(x))

for i in range(len(x)-1):
    xi = x[i:i+1+1]
    yi = y[i:i+1+1]
    ci = colors[i]
    plt.plot(xi, yi, color=ci, linestyle='solid', linewidth='10')

plt.show()

答案

不确定“更好的方式”是指什么。具有较少代码的解决方案可以更快地绘制，即使用LineCollection和色彩映射。

色图可以由两种颜色定义，其间的任何颜色都是自动插值的。

cmap = matplotlib.colors.LinearSegmentedColormap.from_list("", [(1, 0, 0), (0, 0, 1)])

LineCollection可用于一次绘制许多行。作为ScalarMappable，它可以使用色彩图根据某些数组不同地着色每一行 - 在这种情况下，可以仅使用x值来实现该目的。

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
from matplotlib.collections import LineCollection
from matplotlib.colors import LinearSegmentedColormap

x = np.linspace(0, 2*np.pi, 100)
y = np.sin(x)

cmap = LinearSegmentedColormap.from_list("", [(1, 0, 0), (0, 0, 1)])

points = np.array([x, y]).T.reshape(-1,1,2)
segments = np.concatenate([points[:-1],points[1:]], axis=1)

lc = LineCollection(segments, cmap=cmap, linewidth=10)
lc.set_array(x)
plt.gca().add_collection(lc)
plt.gca().autoscale()
plt.show()

从图中可以看出，该解决方案的缺点是各个线路连接不良。

因此，为了避免这种情况，可以使用以下方法绘制重叠点

segments = np.concatenate([points[:-2],points[1:-1], points[2:]], axis=1)

---

In the above the color is linearly interpolated between the two given colors. The plot therefore looks different than the one from the question using some custom interpolation.

要获得与问题中相同的颜色，可以使用相同的函数来创建LineCollection的colormap中使用的颜色。如果目的是简化此功能，您可以直接将值计算为通道中色差的平方根。

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
from matplotlib.collections import LineCollection
from matplotlib.colors import LinearSegmentedColormap

x = np.linspace(0, 2*np.pi, 100)
y = np.sin(x)

def colorlist2(c1, c2, num):
    l = np.linspace(0,1,num)
    a = np.abs(np.array(c1)-np.array(c2))
    m = np.min([c1,c2], axis=0)
    s  = np.sign(np.array(c2)-np.array(c1)).astype(int)
    s[s==0] =1
    r = np.sqrt(np.c_[(l*a[0]+m[0])[::s[0]],(l*a[1]+m[1])[::s[1]],(l*a[2]+m[2])[::s[2]]])
    return r

cmap = LinearSegmentedColormap.from_list("", colorlist2((1, 0, 0), (0, 0, 1),100))

points = np.array([x, y]).T.reshape(-1,1,2)
segments = np.concatenate([points[:-2],points[1:-1], points[2:]], axis=1)

lc = LineCollection(segments, cmap=cmap, linewidth=10)
lc.set_array(x)
plt.gca().add_collection(lc)
plt.gca().autoscale()
plt.show()