Python: найдите контурные линии из matplotlib.pyplot.contour()

Я пытаюсь найти (но не рисовать!) контурные строки для некоторых данных:

from pprint import pprint 
import matplotlib.pyplot 
z = [[0.350087, 0.0590954, 0.002165], [0.144522, 0.885409, 0.378515], 
     [0.027956, 0.777996, 0.602663], [0.138367, 0.182499, 0.460879], 
     [0.357434, 0.297271, 0.587715]] 
cn = matplotlib.pyplot.contour(z)

Я знаю, что cn содержит контурные линии, которые я хочу, но я не могу получить им. Я пробовал несколько вещей:

print dir(cn) 
pprint(cn.collections[0]) 
print dir(cn.collections[0]) 
pprint(cn.collections[0].figure) 
print dir(cn.collections[0].figure)

безрезультатно. Я знаю, что cn - это ContourSet, а cn.collections - массив от LineCollection s. Я бы подумал, что LineCollection - это массив сегментов линии, но я не могут понять, как извлечь эти сегменты.

Моя конечная цель - создать файл KML, который отображает данные в мире карту и контуры для этих данных.

Однако, поскольку некоторые мои данные находятся близко друг к другу, а другие далеки, мне нужны фактические полигоны (linestrings), которые составляют контуры, а не только растрированное изображение контуров.

Я несколько удивлен, что qhull не делает ничего подобного.

Использование Mathematica ListContourPlot, а затем экспорт в качестве SVG работает, но я хотите использовать что-то с открытым исходным кодом.

Я не могу использовать известный алгоритм CONREC, потому что мои данные не находятся на mesh (не всегда есть несколько значений y для заданного значения x и наоборот).

Решение не требуется для python, но должно быть открытым исходным кодом и запускается в Linux.

Ответы

Ответ 1

Вы можете вернуть вершины, перейдя по коллекциям и путям и используя метод iter_segments() matplotlib.path.Path.

Здесь функция, которая возвращает вершины как набор вложенных списков контурных линий, контурных сечений и массивов x, y вершин:

import numpy as np

def get_contour_verts(cn):
    contours = []
    # for each contour line
    for cc in cn.collections:
        paths = []
        # for each separate section of the contour line
        for pp in cc.get_paths():
            xy = []
            # for each segment of that section
            for vv in pp.iter_segments():
                xy.append(vv[0])
            paths.append(np.vstack(xy))
        contours.append(paths)

    return contours

Изменить:

Также можно вычислить контуры без построения чего-либо, используя недокументированный модуль matplotlib._cntr C:

from matplotlib import pyplot as plt
from matplotlib import _cntr as cntr

z = np.array([[0.350087, 0.0590954, 0.002165],
              [0.144522,  0.885409, 0.378515],
              [0.027956,  0.777996, 0.602663],
              [0.138367,  0.182499, 0.460879], 
              [0.357434,  0.297271, 0.587715]])

x, y = np.mgrid[:z.shape[0], :z.shape[1]]
c = cntr.Cntr(x, y, z)

# trace a contour at z == 0.5
res = c.trace(0.5)

# result is a list of arrays of vertices and path codes
# (see docs for matplotlib.path.Path)
nseg = len(res) // 2
segments, codes = res[:nseg], res[nseg:]

fig, ax = plt.subplots(1, 1)
img = ax.imshow(z.T, origin='lower')
plt.colorbar(img)
ax.hold(True)
p = plt.Polygon(segments[0], fill=False, color='w')
ax.add_artist(p)
plt.show()

enter image description here

Ответ 2

Кажется, что данные контура находятся в атрибуте .allsegs объекта QuadContourSet, возвращаемого функцией plt.contour().

Атрибут .allseg - это список всех уровней (которые могут быть указаны при вызове plt.contour(X,Y,Z,V)). Для каждого уровня вы получаете список массивов nx2 numpy.

plt.figure()
plt.contour(X, Y, Z, [0], colors='r')

plt.figure()
for ii, seg in enumerate(C.allsegs[0]):
    plt.plot(seg[:,0], seg[:,1], '.-', label=ii)
plt.legend(fontsize=9, loc='best')

В приведенном выше примере дается только один уровень, поэтому len(C.allsegs)= 1. Вы получаете:

контурный график

извлеченные кривые