在 Matplotlib 中向 3D 集合添加矩形补丁和文本补丁答案

【问题标题】：Adding a Rectangle Patch and Text Patch to 3D Collection in Matplotlib在 Matplotlib 中向 3D 集合添加矩形补丁和文本补丁
【发布时间】：2021-03-21 22:02:55
【问题描述】：

问题陈述

我正在尝试将两个补丁 - 一个矩形补丁和一个文本补丁 - 添加到 3D 绘图中的同一空间。最终目标是用相应的值注释矩形块（大约 20 个矩形，横跨 4 个平面——参见图 3）。下面的代码并没有一直到那里，但确实演示了一个渲染问题，有时文本补丁是完全可见的，有时它不是 - 有趣的是，如果字符串没有延伸到矩形补丁之外，它似乎永远不会变得可见。图 1 和图 2 之间的唯一区别是绘图查看器图像的旋转。我在下面的示例中保留了 cmap 代码，因为它是项目的要求（以防它影响结果）。

我尝试过的事情

颠倒绘制补丁的顺序。
应用 zorder 值 -- 我认为 art3d.pathpatch_2d_to_3d 覆盖了这一点。
创建补丁集合 -- 我似乎找不到将矩形补丁和文本补丁添加到同一个 3D 集合的方法。

结论

我怀疑在将每个补丁添加到 3D 集合之前为每个补丁设置 zorder 可能是解决方案，但我似乎无法找到实现该结果的方法。类似的问题表明了这一点，但我无法具体应用他们的答案来解决这个问题。

环境

macOS：大苏尔 11.2.3
Python 3.8
Matplotlib 3.3.4

图一

图2

图3

代码

生成图 1 和图 2（不是 3）。

#! /usr/bin/env python3
# -*- coding: utf-8 -*-

from matplotlib.patches import Rectangle, PathPatch
from matplotlib.text import TextPath
from matplotlib.transforms import Affine2D
import mpl_toolkits.mplot3d.art3d as art3d
import matplotlib.pyplot as plt
from matplotlib.colors import Normalize


plt.style.use('dark_background')
fig = plt.figure()
ax = fig.gca(projection='3d')
cmap = plt.cm.bwr
norm = Normalize(vmin=50, vmax=80)
base_color = cmap(norm(50))

# Draw box
box = Rectangle((25, 25), width=50, height=50, color=cmap(norm(62)), ec='black', alpha=1)
ax.add_patch(box)
art3d.pathpatch_2d_to_3d(box, z=1, zdir="z")

# Draw text
text_path = TextPath((60, 50), "xxxx", size=10)
trans = Affine2D().rotate(0).translate(0, 1)
p1 = PathPatch(trans.transform_path(text_path))
ax.add_patch(p1)
art3d.pathpatch_2d_to_3d(p1, z=1, zdir="z")

ax.set_xlabel('x')
ax.set_xlim(0, 100)
ax.set_xticklabels([])
ax.xaxis.set_pane_color(base_color)

ax.set_ylabel('y')
ax.set_ylim(0, 100)
ax.set_yticklabels([])
ax.yaxis.set_pane_color(base_color)

ax.set_zlabel('z')
ax.set_zlim(1, 4)
ax.set_zticks([1, 2, 3, 4])
ax.zaxis.set_pane_color(base_color)
ax.set_zticklabels([])

plt.show()

【问题讨论】：

这看起来像是使用 matplotlib 进行 3D 绘图的众所周知的问题。更多详情请看这里：matplotlib.org/mpl_toolkits/mplot3d/…
这可能是许多其他问题的重复，例如stackoverflow.com/questions/23188561/…，或stackoverflow.com/questions/13932150/…
@tmdavison 感谢 mate。这很有帮助。奇怪的是，这个链接并没有出现在几个小时的解决方案上。我试图在其中一些帖子中应用公认的解决方案，但是（正如您的第一个评论来源所预测的那样）这些解决方案不起作用。因此，我不认为 is 是重复的。我建议您添加您的第一条评论作为答案，希望能对其他人有所帮助。干杯。

标签： matplotlib

【解决方案1】：

这是 matplotlib 3D 绘图的一个众所周知的问题：对象以特定顺序绘制，最后绘制的对象出现在其他对象的“顶部”，而不管在“真实”3D 绘图中哪个应该在前面.

在此处查看常见问题解答：https://matplotlib.org/mpl_toolkits/mplot3d/faq.html#my-3d-plot-doesn-t-look-right-at-certain-viewing-angles

我的 3D 绘图在某些视角下看起来不正确

这可能是 mplot3d 最常报告的问题。问题是——从某些视角来看——一个 3D 对象会出现在另一个对象的前面，即使它在物理上是在它后面。这可能会导致绘图看起来“物理上不正确”。

不幸的是，虽然正在做一些工作来减少这个工件的出现，但它目前是一个棘手的问题，直到 matplotlib 支持其核心的 3D 图形渲染才能完全解决。

由于将 3D 数据减少到 2D + z 顺序标量，会出现此问题。单个值表示集合中 3D 对象所有部分的第 3 维。因此，当两个集合的边界框相交时，就有可能出现这种伪影。此外，在 matplotlib 的 2D 渲染引擎中无法正确渲染两个 3D 对象（例如多边形或补丁）的交集。

在将 OpenGL 支持添加到所有后端之前，这个问题可能无法解决（非常欢迎补丁）。在此之前，如果您需要复杂的 3D 场景，我们建议您使用 MayaVi。

【讨论】：