如何计算matplotlib文本标注尺寸并按数据坐标偏移避免遮挡数据点

我们需要计算matplotlib中文本标签以数据坐标为单位的高度、宽度，从而根据标签尺寸向指定方向偏移，避免标签遮挡下方的数据点，最好能在绘制文本前就获取到对应尺寸。

初始示例代码如下：

import matplotlib.pylab as pylab
pylab.figure()
x, y = 5, 7
text = 'label'
pylab.plot(x, y, 'k.')
pylab.text(x, y, text, color='red')
pylab.show()

上述代码运行后，文本直接覆盖在数据点上方，视觉效果差。

你尝试用get_window_extent获取文本包围盒是正确的思路，但这个方法返回的是画布像素坐标下的包围盒参数，而非你需要的数据坐标，所以直接用这些数值绘制包围盒、或者设置偏移都会出现坐标不匹配的问题：

• 不加transform=None的绘制方式：默认用数据坐标系解析像素数值，绘制的红框位置完全错位
• 加transform=None的绘制方式：直接使用像素坐标系绘制，包围盒位置正确但和数据坐标不互通，没法用来做数据层面的偏移

要把像素坐标的包围盒转换为数据坐标，只需要调用坐标轴对象的transData.inverted()转换方法即可，同时注意：

• 必须先调用fig.canvas.draw()触发文本渲染，才能拿到准确的包围盒参数，不存在绘制前就获取尺寸的方法，因为文本渲染尺寸依赖画布DPI、字体、坐标轴范围等多个渲染阶段才确定的参数
• 跨操作系统注意：不同系统的默认字体、字体渲染引擎有差异，相同文本的实际渲染尺寸可能出现细微偏差，建议如果需要跨平台一致的效果，手动指定统一的字体文件

完整实现代码如下：

import matplotlib.pylab as pylab

fig = pylab.figure()
ax = pylab.gca()
x, y = 5, 7
text = 'label'
pylab.plot(x, y, 'k.')

# 先创建文本对象（此时还未渲染，无准确尺寸）
t = pylab.text(x, y, text, color='red')
# 触发画布渲染，计算文本实际尺寸
fig.canvas.draw()

# 获取像素坐标下的包围盒
bbox_pixel = t.get_window_extent(renderer=fig.canvas.get_renderer())
# 转换为数据坐标下的包围盒
bbox_data = bbox_pixel.transformed(ax.transData.inverted())

# 此时可以拿到数据坐标下的文本宽高
text_width = bbox_data.x1 - bbox_data.x0
text_height = bbox_data.y1 - bbox_data.y0

# 示例1：绘制数据坐标下的文本包围盒（和数据坐标系完全匹配）
pylab.plot(
    [bbox_data.x0, bbox_data.x1, bbox_data.x1, bbox_data.x0, bbox_data.x0], 
    [bbox_data.y0, bbox_data.y0, bbox_data.y1, bbox_data.y1, bbox_data.y0], 
    'g-'
)

# 示例2：将文本向上偏移自身高度的1/2，避免遮挡数据点
t.set_position((x, y + text_height/2))

pylab.show()

如果你需要将文本向其他方向偏移，直接基于拿到的text_width和text_height调整坐标即可：

• 向右偏移：x坐标加text_width * 偏移比例
• 向左偏移：x坐标减text_width * 偏移比例
• 向下偏移：y坐标减text_height * 偏移比例

内容的提问来源于stack exchange，提问作者nickponline