如何获得以像素为单位的固定高度、固定数据 x/y 纵横比并自动删除 Matplotlib 中的删除水平空白边距？

Posted 2023-02-18

【中文标题】如何获得以像素为单位的固定高度、固定数据 x/y 纵横比并自动删除 Matplotlib 中的删除水平空白边距？

【英文标题】：How to obtain a fixed height in pixels, fixed data x/y aspect ratio and automatically remove remove horizontal whitespace margin in Matplotlib?

【发布时间】：2021-02-14 22:49:28

【问题描述】：

让我们以此为起点：Specifying and saving a figure with exact size in pixels

#!/usr/bin/env python3

import sys

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
import matplotlib as mpl

h = int(sys.argv[1])
fig, ax = plt.subplots(nrows=2, ncols=1)
t = np.arange(-10., 10., 1.)
a = ax[0]
a.set_aspect(1)
a.plot(t, t, '.')
a = ax[1]
a.plot(t, -t, '.')
a.set_aspect(1)
plt.savefig(
    'main.png',
    format='png',
    dpi=h/fig.get_size_inches()[1],
    facecolor='y',
)

这让我可以这样做：

./main.py 400 && identify main.png

生成正确的所需高度为 400 像素的图像：

main.png PNG 533x400 533x400+0+0 8-bit sRGB 6058B 0.000u 0:00.000

但是，地块的左右两侧有很多空白区域。这个空间是由于我也想要的1 的固定纵横比（x 和 y 数据具有相同的大小）。我们可以通过删除set_aspect 调用来确认这一点，这给出了一个具有合理大小边距的数字：

但我也想要 1/1 的纵横比。

我尝试使用以下几种方法删除此空间：Removing white space around a saved image in matplotlib，但没有一个给出我想要的。

例如，如果我添加：

plt.savefig(bbox_inches='tight',

我得到了想要的图像：

但高度不再是我想要的 400：

main.png PNG 189x345 189x345+0+0 8-bit sRGB 4792B 0.000u 0:00.000

或者如果我尝试添加：

plt.tight_layout(pad=0)

高度是正确的，但它没有删除水平空间：

我可以做的一件事是明确设置宽度，如下所示：

import sys

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
import matplotlib as mpl

h = int(sys.argv[1])
w = int(sys.argv[2])
fig, ax = plt.subplots(nrows=2, ncols=1)
wi, hi = fig.get_size_inches()
fig.set_size_inches(hi*(w/h), hi)
t = np.arange(-10., 10., 1.)
a = ax[0]
a.set_aspect(1)
a.plot(t, t, '.')
a = ax[1]
a.plot(t, -t, '.')
a.set_aspect(1)
plt.tight_layout(pad=1)
plt.savefig(
    'main.png',
    format='png',
    dpi=h/hi,
    facecolor='y',
)

然后运行它：

./main.py 400 250 && identify main.png

其中 250 是通过反复试验选择的，它确实提供了准确的像素尺寸和好看的输出：

但我宁愿不必通过反复试验来找到值 250，我希望它由 matplotlib 自动确定。

这可能是matplotlib: Set width or height of figure without changing aspect ratio 所要求的，但如果没有具体的例子就很难确定。

在 matplotlib==3.2.2 上测试。

【参考方案1】：

我不知道我是否理解了您的问题，但如果您想使用 1x2 子图布局限制图形中的空白，您只需创建一个宽度为高度一半的图形：

h = 400
nrows = 2
w = h/nrows
dpi = 100

fig, ax = plt.subplots(nrows=nrows, ncols=1, figsize=(w/dpi, h/dpi), dpi=dpi)

t = np.arange(-10., 10., 1.)
a = ax[0]
a.set_aspect(1)
a.plot(t, t, '.')
a = ax[1]
a.plot(t, -t, '.')
a.set_aspect(1)
plt.tight_layout(pad=1)
plt.savefig(
    'main.png',
    format='png',
    dpi=dpi,
    facecolor='y',
)

>> identify main.png

main.png PNG 200x400 200x400+0+0 8-bit sRGB 6048B 0.000u 0:00.000

【讨论】：

好的，我应该对此进行更多测试。该解决方案是合理的。但是不得不自己进行 nrow/ncol 操作有点烦人。如果添加了其他垂直的非绘图区域元素，空间也会返回，例如a.set_title('A', fontdict=dict(fontsize='75'))。虽然在实践中这可能并不常见（字体大小被夸大了）。

我现在还注意到，在更一般的情况下也需要考虑纵横比（此答案适用于 a.set_aspect(1) 的特定情况）。

【参考方案2】：

SVG 输出 + plt.savefig(bbox_inches='tight' + Inkscape 转换

这很糟糕，但它可以满足我的要求，无需大量额外的样板，所以我们开始吧：

#!/usr/bin/env python3

import sys

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
import matplotlib as mpl

h = int(sys.argv[1])
fig, ax = plt.subplots(nrows=2, ncols=1)
t = np.arange(-10., 10., 1.)
a = ax[0]
a.set_aspect(1)
a.plot(t, t, '.')
a = ax[1]
a.plot(t, -t, '.')
a.set_aspect(1)
plt.savefig(
    'main.svg',
    format='svg',
    dpi=h/fig.get_size_inches()[1],
    facecolor='y',
    bbox_inches='tight',
)

然后：

inkscape -b FFF -e main.png -h 400 main.svg

输出：

bbox_inches='tight' 提供了一个没有太多边框的不错的图像，但让我失去了确切的尺寸，所以我们使用 SVG 输出来解决这个问题。

这应该很好用，因为 SVG 是一种矢量格式，因此应该可以无缝缩放到任何大小。

我使用 Inkscape 进行转换，因为 Imagemagick 需要您手动计算分辨率：

https://superuser.com/questions/598849/imagemagick-convert-how-to-produce-sharp-resized-png-files-from-svg-files/1602059#1602059 How to convert a SVG to a PNG with ImageMagick?

在 Inkscape 0.92.5 上测试。