使用 Python 和 Matplotlib 将线条绘制到骨骼关节（坐标）中

Question

下面的代码表示对应于读取具有 n 行的文本文件的图形的绘制。每行包含 4 列，前三列是 (x,y,z) 点的坐标，第四列是此绘图不需要的二进制变量。

每读取 20 行，就会读取一个骨架，该骨架是一组 20 个 (x,y,z) 点或关节，每个关节由每行的前三列组成。

文本文件包含 860 行，并且 860/20 = 43，即 20 个关节数，以创建 (x,y,z) 关节的骨架。然后，文本文件由 43 个骨架组成，生成一个运动。因此，文本文件代表一个动作。

我在构建将每个 (x,y,z) 点以逻辑方式连接到其他点的边（线）时遇到问题，以便点的绘图看起来像骨架。那必须在里面一个循环，因此在每读取 20 行时，生成一个骨架，并且在按键事件之后，比如说右箭头键，读取接下来的 20 行并生成另一个骨架。

我是 Python 和 Matplotlib 的初学者。我已经发布了下面这张由 Matploblit 生成的没有边缘的骨架的图片，以及与我需要用边缘实现的结果类似的另一张图片。

文本文件内容示例：

1.3200000e+002  8.0000000e+001  6.8100000e+002  1.0000000e+000
1.6900000e+002  8.1000000e+001  6.6500000e+002  1.0000000e+000
1.4800000e+002  7.5000000e+001  6.5000000e+002  0.0000000e+000
1.5100000e+002  9.8000000e+001  6.9800000e+002  0.0000000e+000
1.3200000e+002  1.2000000e+002  6.7400000e+002  1.0000000e+000
1.6100000e+002  1.2200000e+002  6.6200000e+002  8.1730800e-001

另外，在绘制骨架时，只取了两个坐标，(x,y) 来生成一个二维骨架，所以第三个坐标被忽略了。并且，绘制已经在循环中，但是按键事件部分还没有实现，下一个骨架是在当前画布关闭时绘制的。

此外，您可能会注意到绘图正在生成前一个骨架与下一个骨架的重叠。我也发布了重叠的图片，这是在第一个骨架之后生成的 42 个骨架之一。

绘制的第一个没有关节的骨架： https://i.stack.imgur.com/FNFTL.png

接下来绘制的 42 个没有关节的骨架之一，存在重叠问题： https://i.stack.imgur.com/D8FQt.png

所需结果的一种方法： https://i.stack.imgur.com/PkWUc.png

from pylab import *
from matplotlib import gridspec
import numpy as np
import sys
import math
import matplotlib.pyplot as plt

movement = np.loadtxt("file01.txt")
number_of_postures = int(len(movement)/20)

listing = []
for i in range(number_of_postures):
    listing.append(movement[(i*20):((i+1)*20),:3]) 

matrixCoord = np.array(listing)

num_plots = number_of_postures
z = 0

for m in range(num_plots):      
   gs = gridspec.GridSpec(1, 2, width_ratios=[3, 1]) # create figure at start of loop

    z += 20
    skeleton = movement[:z,:2]
    x = skeleton[:,0]
    y = -skeleton[:,1]
    plt.subplot(gs[1]) 
    plt.scatter(x,y, s=40)
    plt.title('Skeleton')
    plt.show()

Answer 1

首先直接回答您的问题：

绘制关节之间的线：
首先创建“骨骼列表”，该列表包含构建骨架线的所有关节对。可以从您发布的带有枚举关节的图片中获得：

bone_list = [[1, 3], [2, 3], [3, 4], [4, 7], [5, 7], [6, 7], [1, 8], [2, 9], [8, 10], [9, 11], [10, 12], [11, 13], [5, 14], [6, 15], [14, 16], [15, 17], [16, 18], [17, 19], [3, 20]]

由于枚举从1 开始，但python 索引从0 开始，将列表转换为numpy-array 以轻松将所有值减1：

bone_list = np.array(bone_list) - 1

准备好之后，您可以在运动循环中绘制线条，并为每条线添加一个额外的循环（紧跟在plt.scatter(x, y, s=40) 之后）：

for bone in bone_list:
    plt.plot([x[bone[0]], x[bone[1]]], [y[bone[0]], y[bone[1]]], 'r')

关于您的重叠问题：
这只是因为在

skeleton = movement[:z, :2]

您总是从零开始切片，即第一个循环中的 [0:20, :2]（绘制一个骨架），第二个循环中的 [0:40, :2]（绘制两个骨架）等等。
改成

skeleton = movement[z-20:z, :2]    # or [z:z+20, :2] and do z+=20 afterwards

但是，如果我可以为您的脚本添加一些一般性提示：

进口太多（至少对于您发布的部分而言）
有已重命名的变量已经存在
有未使用的变量
您没有在循环中使用迭代变量 m
gridspec 用于在不均匀分布的网格中创建子图 - 您需要吗？

考虑到这一点，您想要的脚本可能如下所示：

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np

movement = np.loadtxt("file01.txt")
bone_list = [[1, 3], [2, 3], [3, 4], [4, 7], [5, 7], [6, 7], [1, 8], [2, 9], [8, 10], [9, 11], [10, 12], [11, 13], [5, 14], [6, 15], [14, 16], [15, 17], [16, 18], [17, 19], [3, 20]]
bone_list = np.array(bone_list) - 1
number_of_postures = int(len(movement)/20)

for i in range(number_of_postures):
    fig, ax = plt.subplots(1, figsize=(3, 8))
    plt.title('Skeleton')
    plt.xlim(100, 180)
    plt.ylim(-250, 0)
    skeleton = movement[i*20:(i+1)*20]

    x = skeleton[:, 0]
    y = -skeleton[:, 1]

    sc = ax.scatter(x, y, s=40)
    for bone in bone_list:
        ax.plot([x[bone[0]], x[bone[1]]], [y[bone[0]], y[bone[1]]], 'r')