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matplotlib部件之套索Lasso的使用

套索概述

套索（Lasso）是与套索选区（LassoSelector）相似的matplotlib部件（widgets），两者的区别主要在于：

继承关系：

套索具体实现定义为matplotlib.widgets.Lasso类，继承关系为：Widget->AxesWidget->Lasso。
套索选区具体实现定义为matplotlib.widgets.LassoSelector类，继承关系为：Widget->AxesWidget->_SelectorWidget->LassoSelector。

构造参数：

Lasso类的签名为class matplotlib.widgets.Lasso(ax, xy, callback=None, useblit=True)，Lasso类需要给定套索一个起始的坐标。
LassoSelector类的签名为class matplotlib.widgets.LassoSelector(ax, onselect=None, useblit=True, lineprops=None, button=None)。

事件处理：

Lasso事件在鼠标释放时即被销毁。
LassoSelector在鼠标释放时仍然可以继续与子图交互，直到断开与子图的连接。

Lasso类构造函数的参数为：

ax：套索生效的子图，类型为matplotlib.axes.Axes的实例。
xy：套索起始的坐标。
callback：套索完成即鼠标释放时执行的回调函数，函数签名为def func(verts)，verts的为套索端点的坐标列表。

套索可以使用matplotlib.path.Path类的contains_point方法获取选区内的数据点。
貌似 Lasso是实验性API，还不够完善，matplotlib 3.3之后可能逐步废弃 Lasso。

案例：

官方案例，https://matplotlib.org/3.2.1/gallery/event_handling/lasso_demo.html

案例说明

案例代码

from matplotlib import colors as mcolors, path
from matplotlib.collections import RegularPolyCollection
import matplotlib.pyplot as plt
from matplotlib.widgets import Lasso
import numpy as np


class Datum:
  colorin = mcolors.to_rgba("red")
  colorout = mcolors.to_rgba("blue")

  def __init__(self, x, y, include=False):
    self.x = x
    self.y = y
    if include:
      self.color = self.colorin
    else:
      self.color = self.colorout


class LassoManager:
  def __init__(self, ax, data):
    self.axes = ax
    self.canvas = ax.figure.canvas
    self.data = data

    self.Nxy = len(data)

    facecolors = [d.color for d in data]
    self.xys = [(d.x, d.y) for d in data]
    self.collection = RegularPolyCollection(
      6, sizes=(100,),
      facecolors=facecolors,
      offsets=self.xys,
      transOffset=ax.transData)

    ax.add_collection(self.collection)

    self.cid = self.canvas.mpl_connect('button_press_event', self.onpress)

  def callback(self, verts):
    facecolors = self.collection.get_facecolors()
    p = path.Path(verts)
    ind = p.contains_points(self.xys)
    for i in range(len(self.xys)):
      if ind[i]:
        facecolors[i] = Datum.colorin
      else:
        facecolors[i] = Datum.colorout

    self.canvas.draw_idle()
    self.canvas.widgetlock.release(self.lasso)
    del self.lasso

  def onpress(self, event):
    if self.canvas.widgetlock.locked():
      return
    if event.inaxes is None:
      return
    self.lasso = Lasso(event.inaxes,
              (event.xdata, event.ydata),
              self.callback)
    # acquire a lock on the widget drawing
    self.canvas.widgetlock(self.lasso)


if __name__ == '__main__':

  np.random.seed(19680801)

  data = [Datum(*xy) for xy in np.random.rand(100, 2)]
  ax = plt.axes(xlim=(0, 1), ylim=(0, 1), autoscale_on=False)
  ax.set_title('Lasso points using left mouse button')

  lman = LassoManager(ax, data)

  plt.show()

代码分析

案例的关键代码在于LassoManager类的onpress方法和callback方法。由于Lasso类在事件处理上比较原始，需要用户进行控制，在鼠标按下、释放事件中需要使用canvas.widgetlock对象锁定/解锁绘图功能，保证只有一个对象进行绘图，canvas.widgetlock是matplotlib.widgets.LockDraw类的实例。