设置Matplotlib颜色条的大小以匹配图形。

Question

我无法让像这样的imshow图形上的colorbar与图形本身具有相同的高度，除非事后使用Photoshop。如何使它们的高度匹配？

- Elliot

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你尝试过从https://dev59.com/2WQn5IYBdhLWcg3wmILY中的建议吗？ - lmjohns3

@imjohns3 那篇帖子中似乎没有任何内容能够改变颜色条的大小。无论我设置什么，它都保持不变。然而，如果我设置分数和收缩，图形的大小会发生变化，而颜色条保持不变，直到回到我已经设置的状态，然后它们就不再起作用了。 - Elliot

请查看文档--http://matplotlib.org/api/colorbar_api.html--并使用“fraction”或“shrink”参数。 - BoltzmannBrain

你能否使用pcolormesh代替imshow？ - cssstudent

Answer 1

这个组合（或接近这些值）似乎在任何显示屏大小下都能“神奇地”使色条与图形按比例缩放。

plt.colorbar(im,fraction=0.046, pad=0.04)

它还不需要共享轴，这可以使图形不成正方形。

- skytaker

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在某些情况下，这可能起作用，但通常情况下并不会。例如，尝试绘制类似于原始问题的内容，宽度是高度的两倍。 - Matthias

在你提到的情况下，如果按比例缩放以匹配绘图的高度，则分数选项似乎仍然有效。（mpl v1.4.3） - skytaker

这是唯一通用的做法。使用axex_grid1的解决方案无法适用于投影轴，例如GeoAxes。 - Bogdan

回复 @Matthias 评论。你可以使用以下技巧来纠正图像过宽的情况： im_ratio = data.shape[0]/data.shape[1] plt.colorbar(im,fraction=0.046*im_ratio, pad=0.04) 其中，data 是你的图像。 - eindzl

shrink 关键字参数默认为 1.0，可以用于进一步微调。当我有两个并排的正方形子图时，发现将 shrink=0.9 能够帮助我得到最佳效果。 - vanPelt2

Answer 2

您可以使用matplotlib AxisDivider 轻松实现该目标。

来自链接页面的示例也可以在不使用子图的情况下工作：

import matplotlib.pyplot as plt
from mpl_toolkits.axes_grid1 import make_axes_locatable
import numpy as np
    
plt.figure()
ax = plt.gca()
im = ax.imshow(np.arange(100).reshape((10,10)))
    
# create an axes on the right side of ax. The width of cax will be 5%
# of ax and the padding between cax and ax will be fixed at 0.05 inch.
divider = make_axes_locatable(ax)
cax = divider.append_axes("right", size="5%", pad=0.05)
   
plt.colorbar(im, cax=cax)

- bogatron

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我没有在一个副情节中工作，所以这并不适用。 - Elliot

这会稍微改变图表的尺寸。我有四个图表，分别放在一个2x2的网格中，但只想让右边的两个有柱状图（按行应用比例尺）。然而这样会使它们的大小不同。我尝试了不使用colorbar调用（使用divider调用），但这样会留下一个空白的白色框和侧边的数字。如何使它们保持一致的大小，而不在所有图表上都添加柱状图呢？ - Elliot

很遗憾，这与投影轴不兼容。 - Bogdan

@user2820579，您可以在添加色条之前调用plt.title。这将至少使标题居中于主图上... - S.A.

答案一直很好用，直到我尝试将其适应于子图使用时。现在返回“'AxesSubplot'对象没有属性'get_array'”。有没有办法让它与子图一起工作？ - Charles

Answer 3

感谢以上所有的回答。然而，像一些回答和评论指出的那样，axes_grid1模块无法处理GeoAxes，而调整fraction、pad、shrink和其他类似参数也不能确保非常精确的顺序，这真的让我困扰不已。我相信为colorbar单独设置一个axes可能是解决所有提到的问题的更好方法。

代码

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np

fig=plt.figure()
ax = plt.axes()
im = ax.imshow(np.arange(100).reshape((10,10)))

# Create an axes for colorbar. The position of the axes is calculated based on the position of ax.
# You can change 0.01 to adjust the distance between the main image and the colorbar.
# You can change 0.02 to adjust the width of the colorbar.
# This practice is universal for both subplots and GeoAxes.

cax = fig.add_axes([ax.get_position().x1+0.01,ax.get_position().y0,0.02,ax.get_position().height])
plt.colorbar(im, cax=cax) # Similar to fig.colorbar(im, cax = cax)

结果

后来，我发现matplotlib.pyplot.colorbar的官方文档也提供了ax选项，这是现有轴将为颜色条提供空间。因此，它适用于多个子图，请参阅以下内容。

代码

fig, ax = plt.subplots(2,1,figsize=(12,8)) # Caution, figsize will also influence positions.
im1 = ax[0].imshow(np.arange(100).reshape((10,10)), vmin = -100, vmax =100)
im2 = ax[1].imshow(np.arange(-100,0).reshape((10,10)), vmin = -100, vmax =100)
fig.colorbar(im1, ax=ax)

结果

同样，从我个人的角度来看，通过指定cax也可以实现类似的效果。

代码

fig, ax = plt.subplots(2,1,figsize=(12,8))
im1 = ax[0].imshow(np.arange(100).reshape((10,10)), vmin = -100, vmax =100)
im2 = ax[1].imshow(np.arange(-100,0).reshape((10,10)), vmin = -100, vmax =100)
cax = fig.add_axes([ax[1].get_position().x1-0.25,ax[1].get_position().y0,0.02,ax[0].get_position().y1-ax[1].get_position().y0])
fig.colorbar(im1, cax=cax)

结果

- Fei Yao

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真是一份非常棒的答案。谢谢！ - episodeyang

这是我找到的唯一有效的答案！我发现其他所有问题似乎都可以解决颜色条大小的问题，但对我来说都不起作用。在我的情况下，图形太长，颜色条太短。这个方法解决了我的问题。谢谢！ - M.O.

对我来说很好用，我只是想知道如何使它能够与全屏图片正常工作。 - AkariYukari

在我看来，这是正确的答案，因为它完全绕过了Matplotlib的不可配置的轴调整逻辑。让“使色条与ax=轴高度相同”成为一个功能真的很令人沮丧，并且需要像这样降到低级别的图/轴操作。 - shadowtalker

Matplotlib文档建议使用ax.inset_axes创建“子轴”，而不是使用fig.add_axes创建独立的轴：https://matplotlib.org/stable/gallery/subplots_axes_and_figures/colorbar_placement.html - shadowtalker

如果不同的轴有标题，这会导致出错，对吧？我的意思是，它不会成为一个与绘图高度相同但与轴（绘图+标题）高度相同的色条。 - Manuel Pena

Answer 4

@bogatron已经给出了由matplotlib文档建议的答案，它可以产生正确的高度，但它引入了不同的问题。现在colorbar的宽度（以及colorbar和图之间的空间）随着图的宽度而变化。换句话说，colorbar的纵横比不再固定。

要同时获得正确的高度和给定的纵横比，您需要更深入地了解神秘的axes_grid1模块。

import matplotlib.pyplot as plt
from mpl_toolkits.axes_grid1 import make_axes_locatable, axes_size
import numpy as np

aspect = 20
pad_fraction = 0.5

ax = plt.gca()
im = ax.imshow(np.arange(200).reshape((20, 10)))
divider = make_axes_locatable(ax)
width = axes_size.AxesY(ax, aspect=1./aspect)
pad = axes_size.Fraction(pad_fraction, width)
cax = divider.append_axes("right", size=width, pad=pad)
plt.colorbar(im, cax=cax)

请注意，这指定了色条相对于绘图的高度的宽度（与以前的图形宽度相反）。

现在可以将色条和绘图之间的间距指定为色条宽度的一部分，这是一个比图形宽度的一部分更有意义的数字。

更新:

我创建了关于该主题的IPython笔记本，其中我将上述代码打包成了一个易于重用的函数：

import matplotlib.pyplot as plt
from mpl_toolkits import axes_grid1

def add_colorbar(im, aspect=20, pad_fraction=0.5, **kwargs):
    """Add a vertical color bar to an image plot."""
    divider = axes_grid1.make_axes_locatable(im.axes)
    width = axes_grid1.axes_size.AxesY(im.axes, aspect=1./aspect)
    pad = axes_grid1.axes_size.Fraction(pad_fraction, width)
    current_ax = plt.gca()
    cax = divider.append_axes("right", size=width, pad=pad)
    plt.sca(current_ax)
    return im.axes.figure.colorbar(im, cax=cax, **kwargs)

可以这样使用：

im = plt.imshow(np.arange(200).reshape((20, 10)))
add_colorbar(im)

- Matthias

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这是一个非常有用的小函数！需要注意的一点是，当您想要添加多个颜色条时它无法工作，因为它们会出现在彼此之上。 - David Hall

非常棒的答案。关于@DavidHall提到的问题，要使其在多个子图上工作，只需将current_ax替换为您想要添加颜色条的子图的轴即可。 - lightalchemist

Answer 5

以上所有解决方案都很好，但我最喜欢@Steve和@bejota的解决方案，因为它们不涉及花哨的调用，并且是通用的。

通用的意思是可以与任何类型的轴一起使用，包括GeoAxes。例如，如果您有用于制图的投影轴：

projection = cartopy.crs.UTM(zone='17N')
ax = plt.axes(projection=projection)
im = ax.imshow(np.arange(200).reshape((20, 10)))

致电

cax = divider.append_axes("right", size=width, pad=pad)

会出现以下错误：KeyException: map_projection

因此，处理所有类型的轴的颜色条大小的唯一通用方法是：

ax.colorbar(im, fraction=0.046, pad=0.04)

使用分数0.035到0.046来得到最佳尺寸。然而，分数和填充值的数值需要进行调整，以获得最适合您图表的最佳匹配，并且取决于色条的方向是垂直还是水平。

- Bogdan

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当fraction和pad不能产生足够的期望结果时，我们还可以添加shrink参数。 - Fei Yao

最简洁的答案。 - giammi56

Answer 6

当您创建colorbar时，请尝试使用分数和/或收缩参数。

根据文档：

fraction 0.15; 用于colorbar的原始轴的分数

shrink 1.0; colorbar要缩小的比例

- Steve Barnes

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如果我将shrink设置为1.0并将fraction设置为任何值，它会缩小图形，但不会影响色条的大小，直到更改fraction使其恰好与我已有的相同，此时更改它们就不再起作用。 - Elliot

你到底在哪里指定它们必须作为 colorbar() 函数或方法的参数？ - Steve Barnes

谢谢。只需要指定缩小参数，它就像魔术一样工作！ - CodingNow

Answer 7

另一个选择是

shrink=0.7, aspect=20*0.7

shrink会缩小高度和宽度，但aspect参数会恢复原始宽度。默认的宽高比是20。0.7是经过实证确定的。

- Peter Corke

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这是我一次性绘图中最快的方法，我很感激！ - ryanjdillon

Answer 8

我最近遇到了这个问题，我使用ax.twinx()来解决它。例如：

from matplotlib import pyplot as plt

# Some other code you've written
...

# Your data generation goes here
xdata = ...
ydata = ...
colordata = function(xdata, ydata)

# Your plotting stuff begins here
fig, ax = plt.subplots(1)
im = ax.scatterplot(xdata, ydata, c=colordata)

# Create a new axis which will be the parent for the colour bar
# Note that this solution is independent of the 'fig' object
ax2 = ax.twinx()
ax2.tick_params(which="both", right=False, labelright=False)

# Add the colour bar itself
plt.colorbar(im, ax=ax2)

# More of your code
...

plt.show()

在创建需要调用matplotlib的Axes对象作为参数并对其进行绘制并返回该对象的函数时，我发现这特别有用，因为我不需要传入单独从figure对象生成的轴或传递figure对象本身。

- Yaseen

Answer 9

axes_grid1.axes_divider 是此任务的指定方法（甚至在 matplotlib 中有 演示文稿），但通过添加 colorbar，会使图像变小。 如果要保留原始图像大小，那么以下提供了一种方法（基于Fei Yao的答案）。

data = [(1,2,3,4,5),(4,5,6,7,8),(7,8,9,10,11)]

im = plt.imshow(data, cmap='RdBu')
l, b, w, h = plt.gca().get_position().bounds
cax = plt.gcf().add_axes([l + w + 0.03, b, 0.03, h])
plt.colorbar(im, cax=cax)

一个方便的函数包装器。

import matplotlib.pyplot as plt

def add_colorbar(im, width=None, pad=None, **kwargs):

    l, b, w, h = im.axes.get_position().bounds       # get boundaries
    width = width or 0.1 * w                         # get width of the colorbar
    pad = pad or width                               # get pad between im and cbar
    fig = im.axes.figure                             # get figure of image
    cax = fig.add_axes([l + w + pad, b, width, h])   # define cbar Axes
    return fig.colorbar(im, cax=cax, **kwargs)       # draw cbar
    

data = [(1,2,3,4,5),(4,5,6,7,8),(7,8,9,10,11)]

# an example usage
im = plt.imshow(data, cmap='RdBu')
add_colorbar(im)

- cottontail

Answer 10

如果您不想声明另一组坐标轴，我发现最简单的解决方案是使用figsize调用更改图形大小。

在上面的示例中，我会从以下内容开始

fig = plt.figure(figsize = (12,6))

然后只需以不同的比例重新渲染，直到色条不再使主图变得微不足道。

- motionconstant