python - 在 Matplotlib 中绘制字形图

Question

我使用Matplotlib来绘制一些科学可视化效果，其中热图(如下图所示)就足够了。我的代码也是用Python编写的。

但是，现在我需要呈现一个更“精致”的情节，其中包含字形。下图(第二张)显示了一个示例:

在该图像中，绘图的每个点都是一个字形，表示矢量场方向的概率。该字形被绘制为一个具有主方向和与其方向的标准偏差的圆圈。

我想做类似的事情。我的想法是在每个位置绘制类似极坐标直方图的东西，并绘制由极坐标图组成的图。然而，我认为 Matplotlib 不可能做到这一点；至少我不知道如何做到这一点。由于我的整个代码都是用 Python 编写的，我想知道我是否可以使用 Matplotlib，或者我是否应该研究如何使用 OpenGL 或其他 API/libraty 来做到这一点。

谢谢。

Answer 1

也许有很多这样的事情:

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np
from matplotlib.collections import PatchCollection
from matplotlib.patches import Wedge, Circle
from math import degrees, pi

fig, ax = plt.subplots()
wedges = []
circles = []

for x in np.arange(0, 3.3, .3):
    for y in np.arange(0, 3.3, .3):
        theta, phi = np.random.random(2)  # functions of (x,y) in reality
        for v in (0, pi):
            wedges.append(Wedge((x, y),
                            .15,
                            degrees(v - phi - theta/2),
                            degrees(v - phi + theta/2),
                            edgecolor='none'),
                            )
        circles.append(Circle((x, y),
                             .15,
                             edgecolor='none'))


colors = np.linspace(0, 1, len(circles))  # function of (x,y) in reality
collection = PatchCollection(circles, cmap=plt.cm.jet, alpha=0.2)
collection.set_array(np.array(colors))
collection.set_edgecolor('none')
ax.add_collection(collection)

#wedgecolors = list(chain.from_iterable(repeat(i,2) for i in colors))
wedgecolors = np.array([colors, colors]).flatten('F') # no itertools
collection = PatchCollection(wedges, cmap=plt.cm.jet, alpha=1)
collection.set_array(np.array(wedgecolors))
collection.set_edgecolor('none')
ax.add_collection(collection)

ax.set_xlim(0,3)
ax.set_ylim(0,3)
ax.set_aspect('equal')
plt.show()

(显然，必须在 collection.set_array 调用之后完成(重做？)设置边缘颜色。)