Python matplotlib之函数图像绘制、线条rc参数设置

为避免中文显示出错，需导入matplotlib.pylab库

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1.2.1 确定数据

1.2.2 创建画布

1.2.3 添加标题

1.2.4 添加x，y轴名称

1.2.5 添加x，y轴范围

1.2.6 添加x，y轴刻度

1.2.7 绘制曲线、图例, 并保存图片

保存图片时，dpi为清晰度，数值越高越清晰。请注意，函数结尾处，必须加plt.show()，不然图像不显示。

绘制流程与绘制不含子图的图像一致，只需注意一点：创建画布。

合理调整figsize、dpi，可避免出现第一幅图横轴名称与第二幅图标题相互遮盖的现象.

2.2.1 rc参数类型

2.2.2 方法1：使用rcParams设置

2.2.3 方法2：plot内设置

2.2.4 方法3：plot内简化设置

方法2中，线条形状，linestyle可简写为ls；线条宽度，linewidth可简写为lw；线条颜色，color可简写为c，等等。

不能直接写出函数的表达式 怎么在python里画函数图象呢？

不写出y=f(x)这样的表达式，由隐函数的等式直接绘制图像，以x²+y²+xy=1的图像为例，使用sympy间接调用matplotlib工具的代码和该二次曲线图像如下（注意python里的乘幂符号是**而不是^，还有，python的sympy工具箱的等式不是a==b，而是a-b或者Eq(a,b)，这几点和matlab的区别很大）

直接在命令提示行的里面运行代码的效果

from sympy import *;

x,y=symbols('x y');

plotting.plot_implicit(x**2+y**2+x*y-1);

python怎么打开图片

使用python进行数字图片处理，可以使用pillow包，它是由PIL fork发展而来的。使用时需要import从PIL fork中导出。同时使用open()函数来打开图片，使用show()函数来显示图片。

Python绘图Turtle库详解

 Turtle库是Python语言中一个很流行的绘制图像的函数库，想象一个小乌龟，在一个横轴为x、纵轴为y的坐标系原点，(0,0)位置开始，它根据一组函数指令的控制，在这个平面坐标系中移动，从而在它爬行的路径上绘制了图形。

turtle 绘图的基础知识：

1. 画布(canvas)

    画布就是turtle为我们展开用于绘图区域，我们可以设置它的大小和初始位置。

    设置画布大小

turtle.screensize(canvwidth=None, canvheight=None, bg=None)，参数分别为画布的宽(单位像素), 高, 背景颜色。

    如：turtle.screensize(800,600, "green")

turtle.screensize() #返回默认大小(400, 300)

    turtle.setup(width=0.5, height=0.75,

startx=None, starty=None)，参数：width, height: 输入宽和高为整数时, 表示像素; 为小数时, 表示占据电脑屏幕的比例，(startx, starty): 这一坐标表示矩形窗口左上角顶点的位置, 如果为空,则窗口位于屏幕中心。

    如：turtle.setup(width=0.6,height=0.6)

turtle.setup(width=800,height=800, startx=100, starty=100)

2. 画笔

2.1 画笔的状态

    在画布上，默认有一个坐标原点为画布中心的坐标轴，坐标原点上有一只面朝x轴正方向小乌龟。这里我们描述小乌龟时使用了两个词语：坐标原点(位置)，面朝x轴正方向(方向)， turtle绘图中，就是使用位置方向描述小乌龟(画笔)的状态。

2.2 画笔的属性

    画笔(画笔的属性，颜色、画线的宽度等)

    1) turtle.pensize()：设置画笔的宽度；

    2) turtle.pencolor()：没有参数传入，返回当前画笔颜色，传入参数设置画笔颜色，可以是字符串如"green", "red",也可以是RGB 3元组。

    3) turtle.speed(speed)：设置画笔移动速度，画笔绘制的速度范围[0,10]整数，数字越大越快。

2.3 绘图命令

     操纵海龟绘图有着许多的命令，这些命令可以划分为3种：一种为运动命令，一种为画笔控制命令，还有一种是全局控制命令。

(1)    画笔运动命令

命令说明

turtle.forward(distance)向当前画笔方向移动distance像素长度

turtle.backward(distance)向当前画笔相反方向移动distance像素长度

turtle.right(degree)顺时针移动degree°

turtle.left(degree)逆时针移动degree°

turtle.pendown()移动时绘制图形，缺省时也为绘制

turtle.goto(x,y)将画笔移动到坐标为x,y的位置

turtle.penup()提起笔移动，不绘制图形，用于另起一个地方绘制

turtle.circle()画圆，半径为正(负)，表示圆心在画笔的左边(右边)画圆

setx( )将当前x轴移动到指定位置

sety( )将当前y轴移动到指定位置

setheading(angle)设置当前朝向为angle角度

home()设置当前画笔位置为原点，朝向东。

dot(r)绘制一个指定直径和颜色的圆点

(2)     画笔控制命令

命令说明

turtle.fillcolor(colorstring)绘制图形的填充颜色

turtle.color(color1, color2)同时设置pencolor=color1, fillcolor=color2

turtle.filling()返回当前是否在填充状态

turtle.begin_fill()准备开始填充图形

turtle.end_fill()填充完成

turtle.hideturtle()隐藏画笔的turtle形状

turtle.showturtle()显示画笔的turtle形状

(3)    全局控制命令

命令说明

turtle.clear()清空turtle窗口，但是turtle的位置和状态不会改变

turtle.reset()清空窗口，重置turtle状态为起始状态

turtle.undo()撤销上一个turtle动作

turtle.isvisible()返回当前turtle是否可见

stamp()复制当前图形

turtle.write(s

[,font=("font-name",font_size,"font_type")])

写文本，s为文本内容，font是字体的参数，分别为字体名称，大小和类型；font为可选项，font参数也是可选项

(4)    其他命令

命令说明

turtle.mainloop()或turtle.done()启动事件循环 -调用Tkinter的mainloop函数。

必须是乌龟图形程序中的最后一个语句。

turtle.mode(mode=None)设置乌龟模式（“standard”，“logo”或“world”）并执行重置。如果没有给出模式，则返回当前模式。

模式初始龟标题正角度

standard向右（东）逆时针

logo向上（北）顺时针

turtle.delay(delay=None)设置或返回以毫秒为单位的绘图延迟。

turtle.begin_poly()开始记录多边形的顶点。当前的乌龟位置是多边形的第一个顶点。

turtle.end_poly()停止记录多边形的顶点。当前的乌龟位置是多边形的最后一个顶点。将与第一个顶点相连。

turtle.get_poly()返回最后记录的多边形。

怎么用python显示一张图片

在 python 中除了用 opencv，也可以用 matplotlib 和 PIL 这两个库操作图片。本人偏爱 matpoltlib，因为它的语法更像 matlab。

一、matplotlib

1. 显示图片

复制代码

import matplotlib.pyplot as plt # plt 用于显示图片

import matplotlib.image as mpimg # mpimg 用于读取图片

import numpy as np

lena = mpimg.imread('lena.png') # 读取和代码处于同一目录下的 lena.png

# 此时 lena 就已经是一个 np.array 了，可以对它进行任意处理

lena.shape #(512, 512, 3)

plt.imshow(lena) # 显示图片

plt.axis('off') # 不显示坐标轴

plt.show()

复制代码

2. 显示某个通道

复制代码

# 显示图片的第一个通道

lena_1 = lena[:,:,0]

plt.imshow('lena_1')

plt.show()

# 此时会发现显示的是热量图，不是我们预想的灰度图，可以添加 cmap 参数，有如下几种添加方法：

plt.imshow('lena_1', cmap='Greys_r')

plt.show()

img = plt.imshow('lena_1')

img.set_cmap('gray') # 'hot' 是热量图

plt.show()

复制代码

3. 将 RGB 转为灰度图

matplotlib 中没有合适的函数可以将 RGB 图转换为灰度图，可以根据公式自定义一个：

复制代码

def rgb2gray(rgb):

return np.dot(rgb[...,:3], [0.299, 0.587, 0.114])

gray = rgb2gray(lena)

# 也可以用 plt.imshow(gray, cmap = plt.get_cmap('gray'))

plt.imshow(gray, cmap='Greys_r')

plt.axis('off')

plt.show()

复制代码

4. 对图像进行放缩

这里要用到 scipy

复制代码

from scipy import misc

lena_new_sz = misc.imresize(lena, 0.5) # 第二个参数如果是整数，则为百分比，如果是tuple，则为输出图像的尺寸

plt.imshow(lena_new_sz)

plt.axis('off')

plt.show()

复制代码

5. 保存图像

5.1 保存 matplotlib 画出的图像

该方法适用于保存任何 matplotlib 画出的图像，相当于一个 screencapture。

plt.imshow(lena_new_sz)

plt.axis('off')

plt.savefig('lena_new_sz.png')

5.2 将 array 保存为图像

from scipy import misc

misc.imsave('lena_new_sz.png', lena_new_sz)

5.3 直接保存 array

读取之后还是可以按照前面显示数组的方法对图像进行显示，这种方法完全不会对图像质量造成损失

np.save('lena_new_sz', lena_new_sz) # 会在保存的名字后面自动加上.npy

img = np.load('lena_new_sz.npy') # 读取前面保存的数组

二、PIL

1. 显示图片

from PIL import Image

im = Image.open('lena.png')

im.show()

2. 将 PIL Image 图片转换为 numpy 数组

im_array = np.array(im)

# 也可以用 np.asarray(im) 区别是 np.array() 是深拷贝，np.asarray() 是浅拷贝

3. 保存 PIL 图片

直接调用 Image 类的 save 方法

from PIL import Image

I = Image.open('lena.png')

I.save('new_lena.png')

4. 将 numpy 数组转换为 PIL 图片

这里采用 matplotlib.image 读入图片数组，注意这里读入的数组是 float32 型的，范围是 0-1，而 PIL.Image 数据是 uinit8 型的，范围是0-255，所以要进行转换：

import matplotlib.image as mpimg

from PIL import Image

lena = mpimg.imread('lena.png') # 这里读入的数据是 float32 型的，范围是0-1

im = Image.fromarray(np.uinit8(lena*255))

im.show()

5. RGB 转换为灰度图

from PIL import Image

I = Image.open('lena.png')

I.show()

L = I.convert('L')

L.show()

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