numpy 创建大量Patch对象的有效方法

suzh9iv8  于 2023-04-21  发布在  其他
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我有一些Python代码,可以使用matplotlib从一些海洋模型数据中绘制大量非规则多边形。
我通过创建4个形状为(N,2)的numpy数组来定义每个补丁的角,其中N是一个很大的数字(比如500,000)
然后,我为每组角创建matplotlib Patch对象,并将其添加到列表中。最后,我从Patch列表中创建matplotlib PatchCollection对象。
问题是补丁生成很慢,因为它是在for循环中。我一直在想一种方法来加快这与numpy广播,但不能完全破解它。
下面是一些示例代码,带有一个小的测试数据集(显然运行起来很快)。

import numpy as np
from matplotlib.collections import PatchCollection
import matplotlib.pyplot as plt

# Cell lat/lon centers:
lons = np.array([ 323.811,  323.854,  323.811,  323.723, 324.162,  324.206,  323.723,  324.162, 323.635,  323.679])
lats = np.array([-54.887, -54.887, -54.858, -54.829, -54.829, -54.829, -54.799, -54.799, -54.770, -54.770])

# Cell size scaling factors:
cx = np.array([1,1,1,2,2,2,4,1,2,1]) 
cy = np.array([1,1,1,1,2,2,2,1,2,1])

# Smallest cell sizes:
min_dlon = 0.0439453  
min_dlat = 0.0292969 

# Calculate cell sizes based on cell scaling factor and smallest cell size
dlon = cx * min_dlon
dlat = cy * min_dlat

# calculate cell extnets....
x1 = lons - 0.5 * dlon
x2 = lons + 0.5 * dlon
y1 = lats - 0.5 * dlat
y2 = lats + 0.5 * dlat

# ... and corners
c1 = np.array([x1,y1]).T
c2 = np.array([x2,y1]).T
c3 = np.array([x2,y2]).T
c4 = np.array([x1,y2]).T

# Now loop over cells and create Patch objects from the cell corners.
# This is the bottleneck as it using a slow Python loop instead of 
# fast numpy broadcasting. How can I speed this up?
ncel = np.alen(lons)
patches = []
for i in np.arange(ncel):
    verts = np.vstack([c1[i], c2[i], c3[i], c4[i]])
    p = plt.Polygon(verts)
    patches.append(p)

# Create patch collection from list of Patches
p = PatchCollection(patches, match_original=True)

有什么办法能让我快点吗?

dzjeubhm

dzjeubhm1#

如何通过matplolib.collections创建集合,而不是创建每个多边形(或面片)?请看这里的示例:http://matplotlib.org/examples/api/collections_demo.html
阅读matplotlib文档:http://matplotlib.org/api/collections_api.html?highlight=polycollection#matplotlib.collections.PolyCollection
此示例代码在约10秒内添加200,000个多边形:

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
from matplotlib.collections import PolyCollection
import matplotlib

npol, nvrts = 200000, 5
cnts = 100 * (np.random.random((npol,2)) - 0.5)
offs = 10 * (np.random.random((nvrts,npol,2)) - 0.5)
vrts = cnts + offs
vrts = np.swapaxes(vrts, 0, 1)
z = np.random.random(npol) * 500

fig, ax = plt.subplots()
coll = PolyCollection(vrts, array=z, cmap=matplotlib.cm.jet)
ax.add_collection(coll)
ax.autoscale()
plt.show()

fafcakar

fafcakar2#

patches也可以使用以下命令创建:

cc=np.stack((c1,c2,c3,c4),1)
patches = [plt.Polygon(verts) for verts in cc]

这仍然涉及到一个循环,但是将堆栈移出了循环(np.stack是一个新函数;我可以重写它,如果你的版本没有它)。
我不知道这是否会保存很多时间。

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