极坐标图顺时针模式下径向文本标注旋转角度异常问题求助

默认极坐标配置下，在半径上放置文本的代码运行正常：

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np

fig = plt.figure(figsize=(6,6))
ax = fig.add_subplot(111, polar=True)
ax.set_yticklabels("")
ax.annotate('test',
            xy=(np.deg2rad(90), 0.5),
            fontsize=15,
            rotation=90)
plt.show()

此时文本沿θ=90°对应的正北半径方向正确显示。

但修改θ零点位置为北（"N"）、θ方向为顺时针（-1）后，文本坐标位置正确，但旋转角度异常：

fig = plt.figure(figsize=(6,6))
ax = fig.add_subplot(111, polar=True)
ax.set_theta_zero_location("N")
ax.set_theta_direction(-1)
ax.set_yticklabels("")
ax.annotate('test',
            xy=(np.deg2rad(90), 0.5),
            fontsize=15,
            rotation=90)
plt.show()

此时文本并未沿θ=90°对应的正东半径方向对齐，而是保持了固定的绝对90°旋转。

问题原因 #

annotate的rotation参数是基于屏幕坐标系的绝对角度，而非极坐标的相对角度。修改极坐标的θ零点位置和方向后，极坐标到屏幕坐标的映射关系发生了变化，但rotation仍使用固定值，导致文本旋转与半径方向错位。

解决方案 #

通过ax.transData.transform_angles函数，将极坐标角度自动转换为屏幕坐标系的绝对角度，以此作为文本旋转值，确保文本始终沿半径方向对齐：

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np

fig = plt.figure(figsize=(6,6))
ax = fig.add_subplot(111, polar=True)
ax.set_theta_zero_location("N")
ax.set_theta_direction(-1)
ax.set_yticklabels("")

theta = np.deg2rad(90)
r = 0.5

# 转换极坐标角度为屏幕绝对角度
screen_angle = ax.transData.transform_angles(
    np.array([np.rad2deg(theta)]), 
    np.array([[theta, r]])
)[0]

ax.annotate('test',
            xy=(theta, r),
            fontsize=15,
            rotation=screen_angle)

plt.show()

原理说明 #

transform_angles会根据当前轴的极坐标配置（零点位置、旋转方向），自动适配极坐标到屏幕坐标的映射规则，计算出文本需要的旋转角度。无论后续如何修改极坐标参数，文本都会始终沿半径方向对齐，无需手动调整。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Droid