问题:在matplotlib中动态更新图
我正在用Python开发一个应用程序,该应用程序从串行端口收集数据并针对到达时间绘制收集的数据图。数据的到达时间不确定。我希望在收到数据时更新绘图。我搜索了如何执行此操作,发现了两种方法:
- 清除绘图,然后重新绘制所有点的绘图。
 - 通过在特定间隔后对其进行更改来对图进行动画处理。
 
我不喜欢第一个程序,因为该程序会运行很长时间(例如一天),并且会收集数据,因此重绘该图将非常慢。第二种方法也不可取,因为数据的到达时间不确定,我希望仅在接收到数据时更新绘图。
有没有一种方法可以仅在收到数据后才通过添加更多点来更新图?
回答 0
有没有一种方法可以通过添加更多点来更新图…
matplotlib中有多种动画数据的方式,具体取决于您使用的版本。您看过matplotlib食谱示例吗?另外,请在matplotlib文档中查看更现代的动画示例。最后,动画API定义了一个函数FuncAnimation,该函数可以对一个函数进行实时动画处理。该功能可能只是您用来获取数据的功能。
每种方法基本上都设置了data要绘制的对象的属性,因此不需要清除屏幕或图形。data可以简单地扩展该属性,因此您可以保留先前的点,而只需继续添加到线(或图像或所绘制的任何东西)中。
假设您说数据到达时间不确定,那么最好的选择就是执行以下操作:
import matplotlib.pyplot as plt
import numpy
hl, = plt.plot([], [])
def update_line(hl, new_data):
    hl.set_xdata(numpy.append(hl.get_xdata(), new_data))
    hl.set_ydata(numpy.append(hl.get_ydata(), new_data))
    plt.draw()
然后,当您从串行端口接收数据时,只需调用update_line。
回答 1
为了在不使用FuncAnimation的情况下执行此操作(例如,要在生成图时执行代码的其他部分,或者要同时更新多个图),draw单独调用不会生成图(至少使用qt后端)。
以下对我有用:
import matplotlib.pyplot as plt
plt.ion()
class DynamicUpdate():
    #Suppose we know the x range
    min_x = 0
    max_x = 10
    def on_launch(self):
        #Set up plot
        self.figure, self.ax = plt.subplots()
        self.lines, = self.ax.plot([],[], 'o')
        #Autoscale on unknown axis and known lims on the other
        self.ax.set_autoscaley_on(True)
        self.ax.set_xlim(self.min_x, self.max_x)
        #Other stuff
        self.ax.grid()
        ...
    def on_running(self, xdata, ydata):
        #Update data (with the new _and_ the old points)
        self.lines.set_xdata(xdata)
        self.lines.set_ydata(ydata)
        #Need both of these in order to rescale
        self.ax.relim()
        self.ax.autoscale_view()
        #We need to draw *and* flush
        self.figure.canvas.draw()
        self.figure.canvas.flush_events()
    #Example
    def __call__(self):
        import numpy as np
        import time
        self.on_launch()
        xdata = []
        ydata = []
        for x in np.arange(0,10,0.5):
            xdata.append(x)
            ydata.append(np.exp(-x**2)+10*np.exp(-(x-7)**2))
            self.on_running(xdata, ydata)
            time.sleep(1)
        return xdata, ydata
d = DynamicUpdate()
d()
回答 2
这是一种允许在绘制一定数量的点之后删除点的方法:
import matplotlib.pyplot as plt
# generate axes object
ax = plt.axes()
# set limits
plt.xlim(0,10) 
plt.ylim(0,10)
for i in range(10):        
     # add something to axes    
     ax.scatter([i], [i]) 
     ax.plot([i], [i+1], 'rx')
     # draw the plot
     plt.draw() 
     plt.pause(0.01) #is necessary for the plot to update for some reason
     # start removing points if you don't want all shown
     if i>2:
         ax.lines[0].remove()
         ax.collections[0].remove()
回答 3
我知道我来不及回答这个问题,但是对于您的问题,您可以考虑使用“操纵杆”包装。我设计它用于从串行端口绘制数据流,但它适用于任何流。它还允许交互式文本记录或图像绘图(除了图形绘图外)。无需在单独的线程中执行自己的循环,程序包会照顾它,只需提供您希望的更新频率即可。另外,终端在绘制时仍可用于监视命令。参见http://www.github.com/ceyzeriat/joystick/或https://pypi.python.org/pypi/joystick(使用pip install游戏杆进行安装)
只需将np.random.random()替换为您从以下代码中从串行端口读取的实际数据点:
import joystick as jk
import numpy as np
import time
class test(jk.Joystick):
    # initialize the infinite loop decorator
    _infinite_loop = jk.deco_infinite_loop()
    def _init(self, *args, **kwargs):
        """
        Function called at initialization, see the doc
        """
        self._t0 = time.time()  # initialize time
        self.xdata = np.array([self._t0])  # time x-axis
        self.ydata = np.array([0.0])  # fake data y-axis
        # create a graph frame
        self.mygraph = self.add_frame(jk.Graph(name="test", size=(500, 500), pos=(50, 50), fmt="go-", xnpts=10000, xnptsmax=10000, xylim=(None, None, 0, 1)))
    @_infinite_loop(wait_time=0.2)
    def _generate_data(self):  # function looped every 0.2 second to read or produce data
        """
        Loop starting with the simulation start, getting data and
    pushing it to the graph every 0.2 seconds
        """
        # concatenate data on the time x-axis
        self.xdata = jk.core.add_datapoint(self.xdata, time.time(), xnptsmax=self.mygraph.xnptsmax)
        # concatenate data on the fake data y-axis
        self.ydata = jk.core.add_datapoint(self.ydata, np.random.random(), xnptsmax=self.mygraph.xnptsmax)
        self.mygraph.set_xydata(t, self.ydata)
t = test()
t.start()
t.stop()
