逐秒绘制 3D 数组，而不使用 np.concatenate、np.append 或索引将其转换为 2D

Question

x = np.array[[[8, 7, 1, 0, 3],
              [2, 8, 5, 5, 2],
              [1, 1, 1, 1, 1]],

             [[8, 4, 1, 0, 0],
              [6, 8, 5, 5, 2],
              [1, 1, 1, 1, 1]],

             [[2, 4, 0, 2, 3],
              [2, 5, 5, 3, 2],
              [1, 1, 1, 1, 1]],

             [[4, 7, 2, 8, 0],
              [1, 3, 6, 5, 2],
              [1, 1, 1, 1, 1]]]

我有一个名为 x 的 NumPy 数组，我想绘制它。这里每 5 列数据代表 1 秒。所以我的数组是 5*4=20 秒的数据。我希望这个数组（我将使用plt.imshow 命令绘制）通过每秒添加到它旁边来增加它。也就是说，只有

[8, 7, 1, 0, 3],
[2, 8, 5, 5, 2],
[1, 1, 1, 1, 1]]

会在第一秒绘制，然后

[[8, 7, 1, 0, 3, 8, 4, 1, 0, 0],
 [2, 8, 5, 5, 2, 6, 8, 5, 5, 2],
 [1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1]]

将在第二秒内绘制，以此类推最多 4 秒。

但在此之前，我们需要看到我们的数组每秒递增一次。 您可以在下面找到我想要的图像。

但是这里有一个非常重要的问题。我现实生活中的阵列要大得多。因此，当我想使用np.concatenate、np.append 或indexing 将我拥有的 3D 数组转换为 2D 时，我的计算机因为数组太大而崩溃。有什么方法可以使用 matplotlib 库而不将其转换为 2D 吗？我认为可以使用 for 循环来完成，但这里的问题是，在我在互联网上看到的示例中，它们完全刷新了图像，而不是将其附加到另一个旁边。

Answer 1

更新答案：

以下代码在我的 8GB RAM 和形状为 (475,5400,200) 的数据数组的笔记本电脑上运行时间不到 5 分钟。

d1,d2,d3 = 475,5400,200 # dimensions of the data

# Create some data
values = np.zeros((d1,d2,d3))
values[:] = 1+np.cos(np.arange(d2)/200)[:,None]
values[:] *= 1+np.sin(np.arange(d1*d3)/1000).reshape(d1,d3)[:,None,:]

# Produce plots
fig = plt.figure(figsize=(10,2))
plt.xlim((0,d1*d3))
yaxis = range(d2,-1,-1)
vmin = values.min()
vmax = values.max()

# plot a background of zeros
plt.pcolormesh([0,d1*d3],[d2,0],[[0]], vmin=vmin,vmax=vmax)
plt.savefig('test-000.png')
plt.clf() # clear figure

# plot the data
for i,v in enumerate(values):
    print(i)
    plt.xlim((0,d1*d3)); plt.xticks([], ""); plt.yticks([], "")
    xaxis = range(i*d3,(i+1)*d3+1)
    plt.pcolormesh(xaxis,yaxis,v, vmin=vmin,vmax=vmax)
    plt.savefig('test-{:03d}.png'.format(i+1), transparent=True)
    plt.clf() # clear figure
plt.close()

上面的代码产生了 476 帧，需要叠加起来形成一个动画 gif。我为此使用了 ImageMagick：

convert -delay 2 -layers 'optimize' -dispose none test-*.png test.gif

这是生成的动画：

我希望这个方法也适用于你的电脑！

...

原始答案：（不适用于 OP，因为他的计算机内存不足）

我不知道如何使用 imshow 做到这一点，但这是我如何使用 pcolormesh 做到的：

d1,d2,d3 = x.shape # dimensions of x
vmin = x.min()
vmax = x.max()

fig = plt.figure(figsize=(10,2))
plt.xlim((0,d1*d3))
yaxis = range(d2,-1,-1)

# plot a background of zeros
xaxis = range(0,d1*d3+1)
plt.pcolormesh(xaxis,yaxis,np.zeros((d2,d1*d3)), vmin=vmin,vmax=vmax)
plt.savefig('test-0.png')

# plot your data 5 seconds at a time
for i,xi in enumerate(x):
    xaxis = range(i*d3,(i+1)*d3+1)
    plt.pcolormesh(xaxis,yaxis,xi, vmin=vmin,vmax=vmax)
    plt.savefig('test-{}.png'.format(i+1))
plt.close()

这段代码以 png 格式每 5 秒保存一帧。为了制作下面的动画 gif，我使用了 ImageMagick：convert -delay 50 test*.png test.gif

我确信有更有效的方法来制作动画，而不是保存每一帧然后从帧中制作一个 gif。 但是，我对 matplotlib 和动画情节没有太多经验，所以也许其他人可以推荐一种更好的方法来制作动画 gif？