matplotlib部件之矩形選區(RectangleSelector)的實現

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矩形選區概述

矩形選區是一種常見的對象選擇方式，這個名詞最常見於Photoshop中，用於在一個子圖選擇鼠標拖動的矩形區域中的元素，在matplotlib中的矩形選區屬於部件（widgets），matplotlib中的部件都是中性（neutral ）的，即與具體後端實現無關。

矩形選區具體實現定義為matplotlib.widgets.RectangleSelector類，繼承關系為：Widget->AxesWidget->_SelectorWidget->RectangleSelector。

RectangleSelector類的簽名為class matplotlib.widgets.RectangleSelector(ax, onselect, drawtype=’box’, minspanx=0, minspany=0, useblit=False, lineprops=None, rectprops=None, spancoords=’data’, button=None, maxdist=10, marker_props=None, interactive=False, state_modifier_keys=None)

RectangleSelector類構造函數的參數為：

  • ax：矩形選區生效的子圖，類型為matplotlib.axes.Axes的實例。
  • onselect：矩形選區完成後執行的回調函數，函數簽名為def onselect(eclick: MouseEvent, erelease: MouseEvent)，eclick和erelease分別為開始和結束選區時的鼠標事件。
  • drawtype：矩形選區的外觀，取值范圍為{“box”, “line”, “none”}，”box”為矩形框，”line”為矩形選區對角線，”none”無外觀，類型為字符串，默認值為”box”。
  • lineprops：當drawtype == “line”時線條的屬性，默認值為dict(color=”black”, linestyle=”-“, linewidth=2, alpha=0.5)。
  • rectprops：當drawtype == “box”時矩形框的屬性，默認值為dict(facecolor=”red”, edgecolor=”black”, alpha=0.2, fill=True)。
  • button：設置可用於觸發矩形選區的鼠標鍵，MouseButton列表，默認為所有鼠標鍵。
  • interactive：是否允許交互，佈爾值，默認為False，即選擇完成後選區即消失，值為True時，選區選擇完成後不消失，除非按快捷鍵解除。
  • state_modifier_keys：快捷鍵設置，類型為字典。
    • “move”： 移動已存在的選區，默認沒有修飾鍵。
    • “clear”：清除現有選區，默認為 “escape”，即esc鍵。
    • “square”：正方形選區，默認為”shift”。
    • “center”：以當前點作為選區的中心點，默認為 “ctrl”。
    • “square” 和 “center” 可以組合使用。

案例

官方案例，https://matplotlib.org/gallery/widgets/rectangle_selector.html

案例說明

拖動鼠標畫出矩形選區，默認為交互模式，顯示選區框，按esc鍵取消選區，控制臺顯示選區的坐標和使用的鼠標鍵。按t鍵切換矩形選區功能的激活狀態，非激活狀態矩形選區功能不生效。

控制臺輸出：

(0.74, -0.38) –> (8.90, 0.75)
 The buttons you used were: 1 1

代碼分析

from matplotlib.widgets import RectangleSelector
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt

# 矩形選區選擇時的回調函數
def line_select_callback(eclick, erelease):
  """
  Callback for line selection.

  *eclick* and *erelease* are the press and release events.
  """
  x1, y1 = eclick.xdata, eclick.ydata
  x2, y2 = erelease.xdata, erelease.ydata
  print(f"({x1:3.2f}, {y1:3.2f}) --> ({x2:3.2f}, {y2:3.2f})")
  print(f" The buttons you used were: {eclick.button} {erelease.button}")

# 激活狀態快捷鍵回調函數，active屬性和set_active方法繼承自_SelectorWidget類
def toggle_selector(event):
  print(' Key pressed.')
  if event.key == 't':
    if RS.active:
      print(' RectangleSelector deactivated.')
      RS.set_active(False)
    else:
      print(' RectangleSelector activated.')
      RS.set_active(True)

# 繪圖
fig, ax = plt.subplots()
N = 100000 # If N is large one can see improvement by using blitting.
x = np.linspace(0, 10, N)

ax.plot(x, np.sin(2*np.pi*x)) # plot something
ax.set_title(
  "Click and drag to draw a rectangle.\n"
  "Press 't' to toggle the selector on and off.")

# 構造矩形選區實例，選取外觀為矩形框，鼠標鍵為左鍵右鍵有效，允許保留選區
# drawtype is 'box' or 'line' or 'none'
RS = RectangleSelector(ax, line_select_callback,
                    drawtype='box', useblit=True,
                    button=[1, 3], # disable middle button
                    minspanx=5, minspany=5,
                    spancoords='pixels',
                    interactive=True)
# 綁定鍵盤事件，實現切換矩形選區激活狀態功能
fig.canvas.mpl_connect('key_press_event', toggle_selector)
plt.show()

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