matplotlibでズーム状態でグラフを変化させたい

Question

実現したいこと

現在tkinter内のmatplotlibのグラフを動的に変化させることをしています。そこで、グラフ内のある領域をズームした後、ズームした状態でグラフの点の色などを変化させたいです。

問題

現在matplotlibで作成したグラフのツールバーのZoom to rectangleのボタンを押すことでズームすることができていますが、ズームした状態でグラフをcanvas.draw()で再描画すると、ズーム前のグラフ全体を描画した状態に戻ってしまいます。本来はズームを維持した状態で、グラフを変化、再描画させたいです。

試してみたこと

試したと言うより、ズーム状態でのグラフ変更の実現のために試そうと思ってできなかったことです。
matplotlib.backend_toolsのbackend_tools.pyのスクリプトでズームに関わるToolZoomというクラスを見つけました。ToolZoom内の関数にはzoom_mode変数やその他_switch_on_zoom_mode()や_mouse_move()などのイベント関数らしきもの、実際のズーム処理と思われる_set_view_from_bbox()関数などがありますが、それらの関数内でprint()で文字を入れてみても、実際のグラフでズーム時にターミナルに表示されません。

同じようにToolZoomクラスの__init__()コンストラクタでもprint()の文字は出力されないようなので、そもそもこのクラスを呼び出していないように思えます。

私は意図しない挙動を起こす心配があるので、backend_toolsの変数などを外部から変更するなどはできればしたくありません。あくまでも現在ズームモードかだけを読み取れれば、グラフのxlim, ylimなどを変更した再描画でズームすることができると思っています。なので、ツールバーのどのボタンが押されたのか、あるいはズームボタンが押されているのかを確認する方法があるのか知りたいです。、

ぜひ、アドバイスをお願いします。

プログラム

from tkinter.constants import X
import matplotlib.pyplot as plt
from matplotlib.collections import PathCollection
import numpy as np
import tkinter as tk
from matplotlib.backends.backend_tkagg import (FigureCanvasTkAgg, NavigationToolbar2Tk)


def windowDestroy():
    root.quit()
    root.destroy()

def click(event):
    global select_obj_ind
    artist = event.artist
    if isinstance(event.artist, PathCollection):
        mouse_xy = np.array([event.mouseevent.xdata, event.mouseevent.ydata])
        data_xy = np.array(artist.get_offsets().data)[event.ind]
        object_ind = event.ind[np.argmax(np.square(data_xy-mouse_xy).sum(axis=1))]  # 最も近いオブジェクトを選択
        select_obj_ind = object_ind
        updateCanvas()

def updateCanvas():
    ax.cla()
    ax.set_xlabel("x")
    ax.set_ylabel("y")
    edgecolors = ['none'] * N
    if select_obj_ind != -1:
        edgecolors[select_obj_ind] = 'yellow'
    ax.scatter(x, y, edgecolor=edgecolors, picker=True, pickradius=2.5)
    canvas.draw()

seed = 0
select_obj_ind = -1
print(f'initial seed:{seed}')
np.random.seed(seed=seed)
N = 100
x = np.random.randn(N)
y = np.random.randn(N)

fig = plt.figure()
ax = fig.add_subplot(111)
edgecolors = ['none'] * N
ax.set_xlabel("x")
ax.set_ylabel("y")
ax.scatter(x, y, edgecolor=edgecolors, picker=True, pickradius=2.5)

root = tk.Tk()
root.protocol('WM_DELETE_WINDOW', windowDestroy)

frame = tk.Frame(root)
frame.pack(side=tk.TOP, anchor=tk.CENTER, expand=True, fill=tk.BOTH)

canvas = FigureCanvasTkAgg(fig, master=frame)
canvas.draw()
canvas.get_tk_widget().pack(side=tk.TOP, fill=tk.BOTH, expand=True)
canvas.mpl_connect('pick_event', click)

toolbar = NavigationToolbar2Tk(canvas, frame)
toolbar.update()

root.mainloop()

追記・修正

問題のプログラムを再現したコードを載せました。
2次元座標上にランダムに配置した点を散布図として表示し、グラフ内の点をクリックすると、その点のエッジカラーが黄色に変化します。

Comments

[teamikl]

問題を再現できる最少のコードを提示してください。

データ更新の度に、プロットを初期化してませんか？
データのみの変更であれば zoom 状態が変化することはないはずです。

[yamatan]

＞＞問題を再現できる最少のコードを提示してください。
失礼しました。
問題のプログラムを再現したコードを追加しました。

＞＞データ更新の度に、プロットを初期化してませんか？
はい、ax.cla()でグラフのaxisを削除してから、新しくプロットし直しています。
既にプロットされた特定の点の情報を取得したり、変更する関数などあるのでしょうか。

[teamikl]

コードを拝見しました。

> 既にプロットされた特定の点の情報を取得したり、変更する関数などあるのでしょうか。

削除・新規作成としてるのが原因のようですね。
作成済みの情報を後から変更する方法があるので、
対応手順を回答に投稿します。

Answer 1

既にプロットされた特定の点の情報を取得したり、変更する関数などあるのでしょうか。

ax.scatter(...) で得られる、PathCollection オブジェクトに
set_edgecolor メソッドがあります。

対応手順としては、

---

(1) 最初の ax.scatter の戻り値を、グローバル変数に格納。
updateCanvas() 関数内から参照できるようにします。

paths = ax.scatter(x, y, edgecolor=edgecolors, picker=True, pickradius=2.5)

---

(2) updateCanvas関数内: ax.cla() を削除。zoom 情報がリセットされた原因。
x/y のラベル変更も不要になります。

---

(3) updateCanvas関数内: 輪郭線情報の更新

-    ax.scatter(x, y, edgecolor=edgecolors, picker=True, pickradius=2.5)
+    paths.set_edgecolor(edgecolors)

---

訂正: zoom情報がリセットされる原因は、cla() と scatter の再生成の為。
作成済みのオブジェクトの情報を変更することで、zoom情報が失われるのを回避します。

Comments

[yamatan]

ありがとうございます。
ズーム状態を維持したままエッジカラーを変更できました。

公式のドキュメント
https://matplotlib.org/stable/api/collections_api.html
を参考に、set_offsets()で点の削除や追加もできることがわかりました。

ありがとうございました。