如何用matplotlib填充动画形状？

Question

我想要绘制两个任意多边形(使用形状计算面积，相交，因为我不知道另一种方法)，然后填充交点，以及形状，因为他们相交和移动在动画。

在搜索之后，我想不出如何实现它。

我审查了：

• set_fill
• matplotlib艺术家文档reference
• fill_between
• animation
• add_patch

但是，我认为我在这里一定缺少一些基本的东西，或者它可能不支持在动画期间填充对象，因为我能找到的唯一填充对象示例是静态图。

示例代码(最小示例，有两个形状)如下所示，并已在python 3中测试为功能性代码。

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
import shapely.geometry as sg
from matplotlib.animation import FuncAnimation

fig, ax = plt.subplots()

xdata, ydata = [],[]
x2data, y2data = [],[]

ln, = plt.plot([],[])
ln2, = plt.plot([],[])

def init():
    ax.axis('equal')
    ax.set_xlim(-4, 4)
    ax.set_ylim(-4, 4)
    return ln,ln2,
 
def update(frame):
    fig.text(0,0, 'hello')
    circ1 = sg.Point(frame-2,0).buffer(1.0)
    circ2 = sg.Point(-frame+2,0).buffer(1.0)

    x,y = circ1.exterior.xy
    x2,y2 = circ2.exterior.xy
    
    intersection = circ1.intersection(circ2)
    
    xdata.append(x)
    ydata.append(y)
     
    x2data.append(x2)
    y2data.append(y2)

    ln.set_data(x,y)
    ln2.set_data(x2,y2)
    
    return ln,ln2,
  
ani = FuncAnimation(fig, update, frames=np.linspace(0, 2, 200),
                    init_func=init, blit=True, interval = 10)
plt.show()

Answer 1

由于您正在使用多边形，我建议您使用matplotlib's Polygon而不是一条线来绘制您的形状。这使您可以获得相交形状的坐标，并用您选择的任何颜色绘制相应的多边形：

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
import shapely.geometry as sg
from matplotlib.animation import FuncAnimation
from matplotlib.patches import Polygon

fig, ax = plt.subplots()

poly1 = Polygon(np.zeros(shape=(0, 2)), facecolor='none', edgecolor='C0')
poly2 = Polygon(np.zeros(shape=(0, 2)), facecolor='none', edgecolor='C1')
intersect = Polygon(np.zeros(shape=(0, 2)), facecolor='C2', edgecolor='none')

ax.add_artist(poly1)
ax.add_artist(poly2)
ax.add_artist(intersect)
t = ax.text(0.5, 0.9, "frame = ", transform=ax.transAxes, ha='center')


def init():
    ax.axis('equal')
    ax.set_xlim(-4, 4)
    ax.set_ylim(-4, 4)
    return poly1, poly2, t


def update(frame):
    t.set_text(f'frame = {frame:.3f}')
    circ1 = sg.Point(frame - 2, 0).buffer(1.0)
    circ2 = sg.Point(-frame + 2, 0).buffer(1.0)

    x, y = circ1.exterior.xy
    x2, y2 = circ2.exterior.xy

    intersection = circ1.intersection(circ2)

    poly1.set_xy(np.c_[x, y])
    poly2.set_xy(np.c_[x2, y2])

    if len(intersection.exterior.coords)>0:
        x3, y3 = intersection.exterior.coords.xy
        intersect.set_xy(np.c_[x3, y3])
        intersect.set_visible(True)
    else:
        intersect.set_visible(False)

    return poly1, poly2, intersect, t


ani = FuncAnimation(fig, update, frames=np.linspace(0, 2, 200),
                    init_func=init, blit=True, interval=10)
plt.show()

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Answer 2

首先，您需要通过以下方式创建一个fill对象：

fill = ax.fill_between(xdata, ydata, 0, color='cyan')

然后，访问PolyCollection类并在动画函数中更新其顶点。

def animation(t):
    path = fill.get_paths()[0]
    verts = path.vertices
    # change vertice in numpy array hereof
    verts[1:-1, 1][0:2] = np.array([x, x, x])
    fill.set_color('cyan')
    return line