エラーバンド#の曲線

この例は、パラメーター化された曲線の周りにエラーバンドを描画する方法を示しています。

パラメータ化された曲線 x(t), y(t) は、を使用して直接描画できますplot。

import numpy as np

import matplotlib.pyplot as plt
from matplotlib.path import Path
from matplotlib.patches import PathPatch

N = 400
t = np.linspace(0, 2 * np.pi, N)
r = 0.5 + np.cos(t)
x, y = r * np.cos(t), r * np.sin(t)

fig, ax = plt.subplots()
ax.plot(x, y, "k")
ax.set(aspect=1)

[None]

エラーバンドを使用して、曲線の不確実性を示すことができます。この例では、すべての点で曲線に垂直な不確実性を表すスカラーerrとして誤差を与えることができると仮定しています。

を使用して、このエラーをパスの周りの色付きの帯として視覚化します PathPatch。パッチは、曲線(x, y)に対して垂直に+/- errだけシフトされた 2 つのパスセグメント(xp, yp)および (xn, yn)から作成されます。

注: を使用するこの方法はPathPatch、2D の任意の曲線に適しています。fill_between標準の y-vs.-x プロットしかない場合は、より簡単な方法を使用できます (線間の領域を塗りつぶすも参照)。

def draw_error_band(ax, x, y, err, **kwargs):
    # Calculate normals via centered finite differences (except the first point
    # which uses a forward difference and the last point which uses a backward
    # difference).
    dx = np.concatenate([[x[1] - x[0]], x[2:] - x[:-2], [x[-1] - x[-2]]])
    dy = np.concatenate([[y[1] - y[0]], y[2:] - y[:-2], [y[-1] - y[-2]]])
    l = np.hypot(dx, dy)
    nx = dy / l
    ny = -dx / l

    # end points of errors
    xp = x + nx * err
    yp = y + ny * err
    xn = x - nx * err
    yn = y - ny * err

    vertices = np.block([[xp, xn[::-1]],
                         [yp, yn[::-1]]]).T
    codes = np.full(len(vertices), Path.LINETO)
    codes[0] = codes[len(xp)] = Path.MOVETO
    path = Path(vertices, codes)
    ax.add_patch(PathPatch(path, **kwargs))


axs = (plt.figure(constrained_layout=True)
       .subplots(1, 2, sharex=True, sharey=True))
errs = [
    (axs[0], "constant error", 0.05),
    (axs[1], "variable error", 0.05 * np.sin(2 * t) ** 2 + 0.04),
]
for i, (ax, title, err) in enumerate(errs):
    ax.set(title=title, aspect=1, xticks=[], yticks=[])
    ax.plot(x, y, "k")
    draw_error_band(ax, x, y, err=err,
                    facecolor=f"C{i}", edgecolor="none", alpha=.3)

plt.show()

参考文献

この例では、次の関数、メソッド、クラス、およびモジュールの使用が示されています。

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エラー バンド#の曲線

エラーバンド#の曲線