【Matplotlib】figure方法之图形的保存

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figure方法之图形的保存

- 一函数介绍
- - 1.1 功能
  - 1.2 返回值
  - 1.3 函数签名
  - 1.4 参数详解
  - 1.5 示例
- 二文件格式选择与特性
- - 2.1 PNG (Portable Network Graphics):
  - 2.2 JPEG (Joint Photographic Experts Group):
  - 2.3 PDF (Portable Document Format):
- 三注意事项
- - 3.1 文件路径和文件名：
  - 3.2 文件格式的选择：
  - 3.3 DPI设置：
  - 3.4 图像裁剪：
  - 3.5 透明背景：
  - 3.6 颜色配置：
  - 3.7 图像大小：
  - 3.8 关闭图形对象：

引言：

数据可视化在现代科学和工程领域中扮演着至关重要的角色，而Matplotlib作为Python中最流行的绘图库之一，为我们提供了丰富的工具来创建各种引人入胜的图形。在这个广阔的可视化领域中，图形的保存是不可忽视的关键环节。Matplotlib的figure对象为我们提供了强大而灵活的手段，能够在保存图形到文件或在脚本中实时显示之间切换。本文将深入研究Matplotlib中figure方法之图形的保存,为读者提供系统而全面的指导，助力他们更好地运用这些功能进行数据可视化。

在这个探讨的过程中，我们将学习如何使用savefig()方法将图形保存到文件，探讨保存时的一些技巧和注意事项。通过这篇博客，读者将更好地理解Matplotlib中图形的保存方法，为他们的数据可视化工作提供有力支持。

Matplotlib中的savefig()方法是一个强大的功能，主要用于将绘制的图形保存为图像文件。该方法能够捕捉当前的Figure对象，并将其导出为常见的图像格式，如PNG、JPEG、PDF等，以便于分享、发布或进一步处理。

一函数介绍

1.1 功能

savefig()方法用于将当前Figure对象中的图形保存为文件。

根据文件名的后缀，自动选择保存的文件格式，支持多种常见图像格式，如PNG、JPEG、PDF等。

可以通过**kwargs参数指定其他保存选项，如分辨率、边界裁剪等。

1.2 返回值

该方法没有返回值，直接将图形保存为文件。

1.3 函数签名

matplotlib.pyplot.savefig(fname, 
                           bbox_inches=None, 
                           pad_inches=0.1, 
                           transparent=False, 
                           frameon=None, 
                           metadata=None, 
                           dpi=figure.dpi, 
                           bbox_extra_artists=None, 
                           format=None, 
                           facecolor='w', 
                           edgecolor='w', 
                           orientation='portrait', 
                           papertype=None, 
                           backend=None)

1.4 参数详解

1 fname (str or path-like or file-like, optional):

保存文件的路径或文件对象。支持多种文件格式，如PNG、JPEG、PDF等。文件扩展名将用于确定文件格式。

2 bbox_inches (str or Bbox, optional):

指定要保存的图表区域的边界框（bounding box）。可以是字符串（'tight’表示紧凑，'standard’表示标准）或者是Bbox对象。

3 pad_inches (float, optional):

边框和图表内容之间的额外间距，以英寸为单位。

4 transparent (bool, optional):

如果为True，则保存图像时背景将为透明。默认为False。

5 frameon (bool or None, optional):

是否在保存图像时包含图表边框。如果为None，则根据transparent参数自动判断是否包含边框。

6 metadata (dict, optional):

图像元数据，存储一些额外的信息，如作者、创建时间等。

7 dpi (float, optional):

每英寸点数（dots per inch），控制图像的分辨率。默认使用Figure对象的dpi。

8 bbox_extra_artists (list of Artist, optional):

需要包括在保存图像时的额外艺术家（artists），例如图例。

9 format (str, optional):

保存的图像格式，可以是’png’、‘pdf’、'jpeg’等。如果不提供，将从fname参数中的文件扩展名中自动推断。

10 facecolor, edgecolor (color, optional):

图像的背景颜色和边框颜色。

11 orientation (str, optional):

图像的方向，可以是’portrait’（纵向）或’landscape’（横向）。

12 papertype (str, optional):

指定用于保存图像的纸张类型，例如’A4’、'letter’等。

13 backend (str, optional):

指定图像保存时使用的后端。如果未指定，则使用当前的Matplotlib后端。

1.5 示例

代码：

import matplotlib.pyplot as plt

# 生成示例图像
x = [1, 2, 3, 4]
y = [2, 4, 6, 8]

# 创建图形对象
fig, ax = plt.subplots()
ax.plot(x, y, label='Example Plot')

# 设置图形标题和坐标轴标签
ax.set_title('Example Plot')
ax.set_xlabel('X-axis')
ax.set_ylabel('Y-axis')

# 添加图例
ax.legend()

# 指定文件路径和文件名，使用合法的文件名字符
output_path = r"D:/image/plot_example.png"

# 设置DPI以获得高分辨率输出
dpi_value = 300

# 使用bbox_inches参数裁剪图像的空白区域
bbox_inches_value = 'tight'

# 设置透明背景，选择PNG格式以保存带有透明背景的图像
transparent_value = True

# 保存图像时的注意事项
plt.savefig(output_path, dpi=dpi_value, bbox_inches=bbox_inches_value,
            transparent=transparent_value)

# 关闭图形对象以释放资源
plt.close()

运行结果：
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成功在指定文件路径保存图片。

值得一提的是，如果plt.show() 在plt.savefig()前，就会导致保存图片失败的情况。

改进上面代码为：

plt.show()
# 保存图像时的注意事项
plt.savefig(output_path, dpi=dpi_value, bbox_inches=bbox_inches_value,
            transparent=transparent_value)

将plt.show() 加在plt.savefig()前，运行结果如下：

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文件夹中并没有出现我们想保存的图片。

二文件格式选择与特性

当使用Matplotlib的savefig()方法保存图像时，可以选择不同的文件格式，每种格式都具有其独特的特性和用途。常见的文件格式包括PNG、JPEG、PDF等。下面是对每种格式的特性和选择因素的详细介绍：

2.1 PNG (Portable Network Graphics):

特性：
支持透明度。无损压缩，图像质量高。
最适合保存带有透明背景的图像，如图标、标志等。

选择因素：
当需要保存带有透明背景的图像时，PNG是首选格式。
适用于网络上的图像显示，因为文件大小相对较小，且不会损失图像质量。

2.2 JPEG (Joint Photographic Experts Group):

特性：
支持压缩，但是是有损压缩，可能导致图像质量损失。
不支持透明度。适合保存照片和其他真实场景的图像。

选择因素：
当需要保存照片或复杂图像时，JPEG是一个不错的选择，因为它可以在一定程度上减小文件大小而不明显降低图像质量。
不适合保存带有透明背景的图像。

2.3 PDF (Portable Document Format):

特性：
支持矢量图和文本，可以无限缩放而不失真。
通常用于创建高质量的打印品，如报告、海报等。

选择因素：
当需要保存图像以便进行打印或在文档中嵌入时，PDF是首选格式。
可以保存复杂图形并确保在不同设备和尺寸下保持清晰度。

三注意事项

在使用Matplotlib的savefig()方法保存图像时，有一些注意事项需要考虑，以确保最佳结果和避免潜在问题：

3.1 文件路径和文件名：

指定明确的文件路径和文件名，确保保存到正确的目录和使用合适的文件名。
使用合法的文件名字符，以避免潜在的文件系统问题。

3.2 文件格式的选择：

根据用途选择合适的文件格式。例如，选择PNG格式以保存带有透明背景的图像，选择JPEG格式以保存照片。

3.3 DPI设置：

DPI（每英寸点数）决定了图像的分辨率。在保存图像之前，确保设置了适当的DPI，以获得高质量的输出。使用dpi参数来调整分辨率，

plt.savefig("output.png", dpi=300)。

3.4 图像裁剪：

在保存图像之前，可以使用bbox_inches参数来裁剪图像的空白区域。

plt.savefig("output.png", bbox_inches='tight')。

3.5 透明背景：

如果需要保存带有透明背景的图像，确保设置transparent=True。这对于PNG格式特别重要。

3.6 颜色配置：

如果图像中使用了自定义颜色，确保保存时考虑到颜色配置。有时候，在不同设备上显示可能会受到颜色配置的影响。

3.7 图像大小：

在调整图像大小时，使用figsize参数确保图像具有适当的尺寸。不同用途可能需要不同的图像大小。

3.8 关闭图形对象：

在保存图像后，及时关闭相关的图形对象，以释放资源并避免潜在的内存泄漏。可以使用plt.close()方法关闭当前图形。

import matplotlib.pyplot as plt

# 生成图像
plt.plot([1, 2, 3, 4], [1, 4, 9, 16])

# 保存图像时的注意事项
plt.savefig("output.png", dpi=300, 
bbox_inches='tight', transparent=True)

# 关闭图形对象
plt.close()