在wxPython中使用matplotlib清除背景

Question

我想用matplotlib创建一个动画，用来监控聚类算法的收敛情况。第一次调用的时候，它应该绘制出我的数据散点图，然后每次更新图表时绘制误差椭圆。我尝试使用canvas_copy_from_bbox()和restore_region()来保存散点图，然后在更新图表时绘制一组新的椭圆。不过，代码只是把新的椭圆画在旧的椭圆上，并没有先清除之前的图表。我怀疑这种方法和Ellipse()以及add_path()命令不太兼容，但我不知道该怎么解决。

以下是代码：

import wx
import math 
from math import pi
from matplotlib.patches import Ellipse
from matplotlib.figure import Figure
from matplotlib.backends.backend_wxagg import \
     FigureCanvasWxAgg as FigureCanvas

TIMER_ID = wx.NewId()


class _MonitorPlot(wx.Frame):
    def __init__(self, data, scale=1):
        self.scale = scale
        wx.Frame.__init__(self, None, wx.ID_ANY,
                          title="FlowVB Progress Monitor", size=(800, 600))
        self.fig = Figure((8, 6), 100)
        self.canvas = FigureCanvas(self, wx.ID_ANY, self.fig)
        self.ax = self.fig.add_subplot(111)

        x_lims = [data[:, 0].min(), data[:, 0].max()]
        y_lims = [data[:, 1].min(), data[:, 1].max()]

        self.ax.set_xlim(x_lims)
        self.ax.set_ylim(y_lims)
        self.ax.set_autoscale_on(False)

        self.l_data = self.ax.plot(data[:, 0], data[:, 1], color='blue',
                               linestyle='', marker='o')

        self.canvas.draw()
        self.bg = self.canvas.copy_from_bbox(self.ax.bbox)

        self.Bind(wx.EVT_IDLE, self._onIdle)

    def update_plot(self, pos, cov):
        self.canvas.restore_region(self.bg)

        for k in range(pos.shape[0]):
            l_center, = self.ax.plot(pos[k, 0], pos[k, 1],
                                     color='red', marker='+')

            U, s, Vh = np.linalg.svd(cov[k, :, :])
            orient = math.atan2(U[1, 0], U[0, 0]) * 180 / pi
            ellipsePlot = Ellipse(xy=pos[k, :], width=2.0 * math.sqrt(s[0]),
                                  height=2.0 * math.sqrt(s[1]),
                                  angle=orient, facecolor='none',
                                  edgecolor='red')
            self.ax.add_patch(ellipsePlot)

        self.canvas.draw()
        self.canvas.blit(self.ax.bbox)

Answer 1

发生的事情是，每次你都在图上添加新的补丁，然后在调用 self.canvas.draw() 时绘制所有的补丁。

最快的解决办法是，在添加每个补丁后直接调用 self.canvas.draw_artist(ellipsePlot)，而不再调用 self.canvas.draw()。

这里有一个简单的独立示例：

# Animates 3 ellipses overlain on a scatterplot
import matplotlib.pyplot as plt
from matplotlib.patches import Ellipse
import numpy as np

num = 10
x = np.random.random(num)
y = np.random.random(num)

plt.ion()
fig = plt.figure()
ax = fig.add_subplot(111)
line = ax.plot(x, y, 'bo')

fig.canvas.draw()
bg = fig.canvas.copy_from_bbox(ax.bbox)

# Pseudo-main loop
for i in range(100):
    fig.canvas.restore_region(bg)

    # Make a new ellipse each time... (inefficient!)
    for i in range(3):
        width, height, angle = np.random.random(3)
        angle *= 180
        ellip = Ellipse(xy=(0.5, 0.5), width=width, height=height, 
                facecolor='red', angle=angle, alpha=0.5)
        ax.add_patch(ellip)
        ax.draw_artist(ellip)

    fig.canvas.blit(ax.bbox)

不过，这样做可能会随着时间的推移导致内存消耗问题，因为坐标轴对象会记录所有添加到它的艺术家。如果你的坐标轴不会长时间存在，这个问题可能不大，但你至少要知道这会导致内存泄漏。解决这个问题的一种方法是在绘制每个椭圆后，通过调用 ax.remove(ellipsePlot) 来从坐标轴中移除椭圆艺术家。不过，这样做还是有点低效，因为你一直在创建和销毁椭圆艺术家，而其实你可以只更新它们。（创建和销毁其实并不会消耗太多资源，这主要是个风格问题……）

如果椭圆的数量在一段时间内保持不变，最好也是最简单的做法是直接更新每个椭圆艺术家对象的属性，而不是创建和添加新的。这将避免从坐标轴中移除“旧”的椭圆，因为只会存在你需要的数量。

这里有一个简单的独立示例：

# Animates 3 ellipses overlain on a scatterplot
import matplotlib.pyplot as plt
from matplotlib.patches import Ellipse
import numpy as np

num = 10
x = np.random.random(num)
y = np.random.random(num)

plt.ion()
fig = plt.figure()
ax = fig.add_subplot(111)
line = ax.plot(x, y, 'bo')

fig.canvas.draw()
bg = fig.canvas.copy_from_bbox(ax.bbox)

# Make and add the ellipses the first time (won't ever be drawn)
ellipses = []
for i in range(3):
    ellip = Ellipse(xy=(0.5, 0.5), width=1, height=1, 
            facecolor='red', alpha=0.5)
    ax.add_patch(ellip)
    ellipses.append(ellip)

# Pseudo-main loop
for i in range(100):
    fig.canvas.restore_region(bg)

    # Update the ellipse artists...
    for ellip in ellipses:
        ellip.width, ellip.height, ellip.angle = np.random.random(3)
        ellip.angle *= 180
        ax.draw_artist(ellip)

    fig.canvas.blit(ax.bbox)