matplotlib artist中的多边形包含性测试

Question

我有一段代码，最初是从这里找到的，它使用了matplotlib、shapely和cartopy来绘制世界地图。

当我点击地图时，我需要知道我点击的是哪个国家。我可以在画布上添加一个pick_event的回调函数，但这个函数会在每个艺术家（也就是每个国家）上被调用。

给定一个艺术家和一个鼠标事件的x、y坐标，我该如何判断这个点是否在艺术家里面呢？

我试过用artist.get_clip_box().contains，但这并不是真正的多边形，而只是一个普通的矩形。

对于FeatureArtist，默认的包含测试是None，所以我不得不添加我自己的包含测试。

我该如何正确检查鼠标事件的点是否在FeatureArtist里面呢？

import cartopy.crs as ccrs
import matplotlib.pyplot as plt
import cartopy.io.shapereader as shpreader
import itertools, pdb, subprocess, time, traceback
from itertools import *
import numpy as np
from pydoc import help as h

shapename = 'admin_0_countries'
countries_shp = shpreader.natural_earth(resolution='110m',
                                        category='cultural', name=shapename)

earth_colors = np.array([(199, 233, 192),
                                (161, 217, 155),
                                (116, 196, 118),
                                (65, 171, 93),
                                (35, 139, 69),
                                ]) / 255.
earth_colors = itertools.cycle(earth_colors)

ax = plt.axes(projection=ccrs.PlateCarree())


def contains_test ( artist, ev ):
    print "contain test called"
    #this containmeint test is always true, because it is a large rectangle, not a polygon
    #how to define correct containment test
    print "click contained in %s?: %s" % (artist.countryname, artist.get_clip_box().contains(ev.x, ev.y))
    return True, {}

for country in shpreader.Reader(countries_shp).records():
    # print country.attributes['name_long'], earth_colors.next()
    art = ax.add_geometries(country.geometry, ccrs.PlateCarree(),
                      facecolor=earth_colors.next(),
                      label=country.attributes['name_long'])

    art.countryname = country.attributes["name_long"] 
    art.set_picker(True)
    art.set_contains(contains_test)
    def pickit ( ev ):
        print "pickit called"
        print ev.artist.countryname



def onpick ( event ):
    print "pick event fired"

ax.figure.canvas.mpl_connect("pick_event", onpick)


def onclick(event):
    print 'button=%s, x=%s, y=%s, xdata=%s, ydata=%s'%(event.button, event.x, event.y, event.xdata, event.ydata)

ax.figure.canvas.mpl_connect('button_press_event', onclick)
plt.show()

Answer 1

这是个好问题。不过，很遗憾，FeatureArtist并不是PathCollection的子类，虽然它本来应该是的，而是直接继承自Artist。这就意味着，正如你已经发现的那样，艺术家（artist）上并没有定义包含测试，实际上，在目前的状态下，想要绕过这个问题并不容易。

不过，我可能不会用matplotlib的包含功能来处理这个问题；考虑到我们有Shapely几何图形，而包含测试正是这个工具的核心功能，我会记录下用来创建艺术家的Shapely几何图形，然后对其进行检查。接着，我会用一个类似下面的函数来连接matplotlib的通用事件处理：

def onclick(event):
    if event.inaxes and isinstance(event.inaxes, cartopy.mpl.geoaxes.GeoAxes):
        ax = event.inaxes
        target = ccrs.PlateCarree()
        lon, lat = target.transform_point(event.xdata, event.ydata,
                                          ax.projection)
        point = sgeom.Point(lon, lat)
        for country, (geom, artist) in country_to_geom_and_artist.items():
            if geom.contains(point):
                print 'Clicked on {}'.format(country)
                break

这个函数的难点在于获取经纬度的x和y坐标，但之后就简单多了，只需要创建一个Shapely的点，并检查它是否在每个国家的几何图形内。

完整的代码大概是这样的：

import cartopy.crs as ccrs
import matplotlib.pyplot as plt
import cartopy.io.shapereader as shpreader
import cartopy.mpl.geoaxes
import itertools
import numpy as np
import shapely.geometry as sgeom


shapename = 'admin_0_countries'
countries_shp = shpreader.natural_earth(resolution='110m',
                                        category='cultural', name=shapename)

earth_colors = np.array([(199, 233, 192), (161, 217, 155),
                         (116, 196, 118), (65, 171, 93),
                         (35, 139, 69)]) / 255.
earth_colors = itertools.cycle(earth_colors)

ax = plt.axes(projection=ccrs.Robinson())

# Store a mapping of {country name: (shapely_geom, cartopy_feature)}
country_to_geom_and_artist = {}

for country in shpreader.Reader(countries_shp).records():
    artist = ax.add_geometries(country.geometry, ccrs.PlateCarree(),
                               facecolor=earth_colors.next(),
                               label=repr(country.attributes['name_long']))
    country_to_geom_and_artist[country.attributes['name_long']] = (country.geometry, artist)


def onclick(event):
    if event.inaxes and isinstance(event.inaxes, cartopy.mpl.geoaxes.GeoAxes):
        ax = event.inaxes
        target = ccrs.PlateCarree()
        lon, lat = target.transform_point(event.xdata, event.ydata,
                                          ax.projection)
        point = sgeom.Point(lon, lat)
        for country, (geom, artist) in country_to_geom_and_artist.items():
            if geom.contains(point):
                print 'Clicked on {}'.format(country)
                break

ax.figure.canvas.mpl_connect('button_press_event', onclick)
plt.show()

如果包含测试的数量比这个形状文件中的要多得多，我还会考虑对每个国家的几何图形进行“预处理”，这样可以大大提高性能。

希望这对你有帮助。