为何plt.imshow与plt.scatter的坐标方向相反？

核心原因：图像存储/显示惯例与数学坐标系的差异 #

• NumPy数组的存储逻辑：
  数字图像的像素数据普遍遵循从上到下、从左到右的存储顺序，NumPy数组直接沿用了这个规则：数组的第一个维度对应图像的垂直行，第二个维度对应水平列。比如img[i,j]指的是第i行（从上往下数）、第j列（从左往右数）的像素。

• Matplotlib imshow的显示规则：
  为了和图像行业的显示惯例对齐，imshow默认将数组的第一轴（行）映射到绘图的y轴（垂直方向），且把图像的左上角对齐到坐标轴的(0,0)位置——这和数学里“原点在左下角、y轴向上”的右手坐标系完全相反。

• scatter与imshow的坐标系冲突：
  scatter函数直接使用Matplotlib的默认数学坐标系（原点在左下角，y轴向上），而imshow默认使用图像显示坐标系（原点在左上角，y轴向下）。这就导致你示例中：

  • img[2,4]在imshow里的位置是x=4，y=2（以坐标轴左上角为原点）
  • plt.scatter(2,4)的位置是x=2，y=4（以坐标轴左下角为原点）
    两者自然呈现对角线镜像效果。

解决方法：让坐标系统一 #

你可以通过两种方式让数组索引和绘图坐标对齐：

1. 修改imshow的原点为左下角，匹配数学坐标系：

   import numpy as np
   import matplotlib.pyplot as plt
   
   img = np.zeros((10, 10))
   img[2, 4] = 1
   
   plt.imshow(img, origin='lower')  # 原点设为左下角
   plt.scatter(4, 2)  # 数组(行2,列4)对应坐标轴x=4，y=2
   plt.show()
   

2. 调整scatter的y坐标，适配imshow的默认原点：

   import numpy as np
   import matplotlib.pyplot as plt
   
   img = np.zeros((10, 10))
   img[2, 4] = 1
   
   plt.imshow(img)
   # 数组行索引i对应坐标轴y = 数组行数-1 - i
   plt.scatter(4, img.shape[0] - 1 - 2)
   plt.show()
   

内容的提问来源于stack exchange，提问作者rohlemax