python - 有没有办法使用 matplotlib 绘制具有指定宽度和高度的文本？

Question

我想在我的工作中使用 matplotlib 创建序列 Logo 。

序列标志就像this如图https://en.wikipedia.org/wiki/Sequence_logo .每个角色都有特定的高度。我想使用 matplotlib 来实现。

如何更改字体的纵横比？我试过使用 matplotlib.transform 中的 Affine2D，如下所示，但它没有用。

ax.text(1,1,"A").set_transform(matplotlib.transforms.Affine2D().scale(0.5,1))

有没有简单的解决方法？

Answer 1

我尝试了在 Matplotlib 中拉伸(stretch)文本宽度的不同方法，但没有任何效果。可能他们还没有正确实现拉伸(stretch)，我什至在文档中看到了这样的通知，比如 This feature is not implemented yet! 用于字体拉伸(stretch)功能之一。

所以我决定编写自己的辅助函数来完成这项任务。它使用了PIL模块的绘图功能，你必须安装一次下一个模块python -m pip install pillow numpy matplotlib。

请注意，我的辅助函数 text_draw_mpl(...) 接受 x、y 偏移量和宽度、高度，所有这些都以您的绘图单位表示，例如如果您的图上的 x/y 范围从 0 到 1，那么您必须在函数值中使用 0.1、0.2、0.3、0.4。

我的另一个辅助函数 text_draw_np(...) 是低级函数，您可能永远不会立即使用它，它使用以像素表示的宽度和高度，并在输出时生成 RGB 数组shape (height, width, 3)(RGB 颜色为 3)。

在我的函数中，您可以将背景颜色(bg 参数)和前景色(color 参数)作为字符串颜色名称(如 'magenta' 或 'blue') 以及 RGB 元组，如 (0, 255, 0) 表示绿色。默认情况下，如果未提供，前景色为黑色，背景色为白色。

请注意，我的函数支持参数remove_gaps，如果它是True，那么空白将从绘制的文本图片的所有边上移除，如果它是False 然后空白空间仍然存在。空格是通过在字体文件中绘制字形的方式引入的，例如小写字母 m 顶部空间较大，大写字母 T 顶部空间较小。字体有这个空间，因此整个文本具有相同的高度，并且两行文本彼此之间有一些间隙并且不会合并。

另请注意，我提供了默认 Windows Arial 字体 c:/windows/fonts/arial.ttf 的路径，如果您有 Linux，或者您想要其他字体，只需下载任何免费的 Unicode TrueType ( .ttf) 来自互联网的字体(例如 from here )并将该字体放在您的脚本附近，并在下面的代码中修改路径。 PIL 模块还支持其他格式，如其文档中所述支持:TrueType 和 OpenType 字体(以及 FreeType 库支持的其他字体格式)。

Try it online!

def text_draw_np(text, width, height, *, font = 'c:/windows/fonts/arial.ttf', bg = (255, 255, 255), color = (0, 0, 0), remove_gaps = False, cache = {}):
    import math, numpy as np, PIL.Image, PIL.ImageDraw, PIL.ImageFont, PIL.ImageColor
    def get_font(fname, size):
        key = ('font', fname, size)
        if key not in cache:
            cache[key] = PIL.ImageFont.truetype(fname, size = size, encoding = 'unic')
        return cache[key]
    width, height = math.ceil(width), math.ceil(height)
    pil_font = get_font(font, 24)
    text_width, text_height = pil_font.getsize(text)
    pil_font = get_font(font, math.ceil(1.2 * 24 * max(width / text_width, height / text_height)))
    text_width, text_height = pil_font.getsize(text)
    canvas = PIL.Image.new('RGB', (text_width, text_height), bg)
    draw = PIL.ImageDraw.Draw(canvas)
    draw.text((0, 0), text, font = pil_font, fill = color)
    if remove_gaps:
        a = np.asarray(canvas)
        bg_rgb = PIL.ImageColor.getrgb(bg)
        b = np.zeros_like(a)
        b[:, :, 0] = bg_rgb[0]; b[:, :, 1] = bg_rgb[1]; b[:, :, 2] = bg_rgb[2]
        t0 = np.any((a != b).reshape(a.shape[0], -1), axis = -1)
        top, bot = np.flatnonzero(t0)[0], np.flatnonzero(t0)[-1]
        t0 = np.any((a != b).transpose(1, 0, 2).reshape(a.shape[1], -1), axis = -1)
        lef, rig = np.flatnonzero(t0)[0], np.flatnonzero(t0)[-1]
        a = a[top : bot, lef : rig]
        canvas = PIL.Image.fromarray(a)
    canvas = canvas.resize((width, height), PIL.Image.LANCZOS)
    return np.asarray(canvas)
    
def text_draw_mpl(fig, ax, text, offset_x, offset_y, width, height, **nargs):
    axbb = ax.get_window_extent().transformed(fig.dpi_scale_trans.inverted())
    pxw, pxh = axbb.width * fig.dpi * width / (ax.get_xlim()[1] - ax.get_xlim()[0]), axbb.height * fig.dpi * height / (ax.get_ylim()[1] - ax.get_ylim()[0])
    ax.imshow(text_draw_np(text, pxw * 1.2, pxh * 1.2, **nargs), extent = (offset_x, offset_x + width, offset_y, offset_y + height), aspect = 'auto', interpolation = 'lanczos')

import matplotlib.pyplot as plt
fig, ax = plt.subplots()
ax.set_ylim(0, 1000)
ax.set_xlim(0, 1000)
text_draw_mpl(fig, ax, 'Hello!', 100, 500, 150, 500, color = 'green', bg = 'magenta', remove_gaps = True)
text_draw_mpl(fig, ax, 'World!', 100, 200, 800, 100, color = 'blue', bg = 'yellow', remove_gaps = True)
text_draw_mpl(fig, ax, ' Gaps ', 400, 500, 500, 200, color = 'red', bg = 'gray', remove_gaps = False)
plt.show()

输出: