如何使用Matplotlib仅在指定圆形区域内绘制插值后的等值填充图？

嘿，这个需求其实很好实现！这里有两种简单的方法，你可以根据自己的场景选择：

方法一：用掩码数组处理数据（推荐） #

这种方法直接修改你的网格数据，把圆形区域外的值设为NaN，这样contourf会自动跳过这些区域，只绘制圆形内的内容，背景自然就是白色。

完整代码示例 #

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
from scipy.interpolate import griddata

def func(x, y):
    return x*(1-x)*np.cos(4*np.pi*x) * np.sin(4*np.pi*y**2)**2

# 生成原始散点数据（模拟你的数据）
np.random.seed(123)
points = np.random.rand(1000, 2)
values = func(points[:,0], points[:,1])

# 定义插值网格
grid_x, grid_y = np.mgrid[0:1:100j, 0:1:100j]

# 插值得到网格数据
grid_z = griddata(points, values, (grid_x, grid_y), method='cubic')

# --- 核心：创建圆形掩码 ---
# 设置圆形中心和半径
circle_center = (0.5, 0.5)
circle_radius = 0.3

# 计算每个网格点到中心的距离
distances = np.sqrt((grid_x - circle_center[0])**2 + (grid_y - circle_center[1])**2)
# 创建掩码：距离大于半径的点设为True
mask = distances > circle_radius

# 将掩码区域的数据设为NaN
grid_z[mask] = np.nan

# 绘图
plt.figure(figsize=(6,6))
contour = plt.contourf(grid_x, grid_y, grid_z, levels=20, cmap='viridis')
plt.colorbar(contour)
plt.gca().set_aspect('equal')  # 保证圆形显示为正圆
plt.title('Contourf只在圆形区域显示（掩码法）')
plt.show()

关键说明 #

• 先计算网格中每个点到圆形中心的距离，判断是否在圆外
• 把圆外的grid_z值设为NaN，matplotlib的绘图函数会自动忽略NaN值，只绘制有效区域
• 加上set_aspect('equal')可以确保圆形不会被拉伸变形

方法二：用Patch遮罩覆盖圆外区域 #

如果你不想修改原始数据，可以先绘制完整的contourf，再用白色的Patch把圆外的区域覆盖掉。

完整代码示例 #

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
from scipy.interpolate import griddata
from matplotlib.patches import Rectangle, Circle

def func(x, y):
    return x*(1-x)*np.cos(4*np.pi*x) * np.sin(4*np.pi*y**2)**2

# 生成原始散点数据、插值网格、网格数据（和方法一相同）
np.random.seed(123)
points = np.random.rand(1000, 2)
values = func(points[:,0], points[:,1])
grid_x, grid_y = np.mgrid[0:1:100j, 0:1:100j]
grid_z = griddata(points, values, (grid_x, grid_y), method='cubic')

# 绘图
plt.figure(figsize=(6,6))
contour = plt.contourf(grid_x, grid_y, grid_z, levels=20, cmap='viridis')
plt.colorbar(contour)
ax = plt.gca()
ax.set_aspect('equal')

# --- 核心：添加白色遮罩 ---
circle_center = (0.5, 0.5)
circle_radius = 0.3

# 1. 创建一个覆盖整个坐标轴的白色矩形
rect = Rectangle((0, 0), 1, 1, color='white')
# 2. 创建圆形路径，作为遮罩的反向区域
circle = Circle(circle_center, circle_radius)
# 3. 设置矩形的clip路径，只显示圆形之外的部分
rect.set_clip_path(circle, transform=ax.transData)
rect.set_clip_on(True)
# 4. 将矩形添加到坐标轴
ax.add_patch(rect)

plt.title('Contourf只在圆形区域显示（遮罩法）')
plt.show()

关键说明 #

• 先绘制完整的contourf，再用白色矩形覆盖整个轴域
• 通过set_clip_path让矩形只显示圆形之外的部分，从而把圆外的contourf内容遮掉
• 这种方法不需要修改原始数据，适合需要保留完整数据的场景

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Jan SE