matplotで描画した画像を余白なしで保存する

作成日：20210313
言語：Python

matplotlibで描画した図を書き出しする時に、余白なしで保存したい。
画像の上にラベルを上書きしてplotしてある場合に、matplotlibのplt.savefig関数を使ってファイルを保存することを想定している。

補足：本記事でカバーできていないこと -- 他のパッケージを用いた画像保存

今回は`matplotlib`を用いて画像を保存する方法を記事にしている。 このほかに`scikit-image`の`io.imsave`での保存を試みたが、画像のみしか書き出せなかった（上書きしたプロットを保存することができなかった）。ただし、私が調べきれていないだけで`scikit-image`でも上書きのプロットと共に画像を保存できる方法があるかもしれない。 また、`Pillow`や`OpenCV`を用いた画像保存は調べていないので、これらのパッケージでも同様の操作をできる方法があるかもしれない。

##1. 参考リンク

matplotlib ver3.3.4 公式ページより Customizing Matplotlib with style sheets and rcParams
https://matplotlib.org/stable/tutorials/introductory/customizing.html?highlight=figure.subplot.[name]#a-sample-matplotlibrc-file

matplotlibのめっちゃまとめ
https://qiita.com/nkay/items/d1eb91e33b9d6469ef51
※ 上記の記事には直接「余白をなくす」コマンドは載っていないが、matplotlibでの描画について理解する際の参考にした。

##2. サンプルコード
###2-1. デフォルト表示（余白あり）

matplotlib_savefig_default.py

### 余白あり
import matplotlib.pyplot as plt
from skimage import io

img = io.imread('sample_sashimi.jpg')
fig, ax = plt.subplots(figsize=(img.shape[1]/10, img.shape[0]/10))

## デフォルトでは余白（figure背景）とウェブページ背景との区別がつかないので、背景の色を変更
fig.patch.set_facecolor('antiquewhite')

## 画像を表示
plt.imshow(img, cmap='gray')

## 画像上に円をプロット
c = plt.Circle((500, 500), 20, color='cyan', linewidth=1, fill=True)
ax.add_patch(c)

plt.axis('tight')
plt.axis('off')

plt.savefig('sushi_margin.jpg') #写真の周りに余白がある
plt.show()

保存された画像はこちら。（※サンプル画像は家族が撮影したものです）

ベージュがかった色がついている部分が余白として出力されている。この余白を消したい。

###2-2. 余白なし -- fig.subplots_adjust()

fig.subplots_adjust()で余白を変更する。

plt.savefig()の前に、fig.subplots_adjust(left=0, right=1, bottom=0, top=1) という1行を入れればよい。
ただし、figsizeの指定に注意（詳しくは下記のサンプルプログラム中のコメントを参照）。

matplotlib_savefig_no_margin.py

### 余白なし
import matplotlib as mpl
import matplotlib.pyplot as plt
from skimage import io #比較用


fig, ax = plt.subplots(figsize=(img.shape[1]/10, img.shape[0]/10))
# 【注意】
# figsizeは画像の縦横比と一致させること。
# ここでfigsize=(10,10)などと元の画像の縦横比と違う値を指定してしまうと、
# 無理やり余白をゼロにしようとしてfigsizeに合わせて画像の縦横比が変更されてしまうので注意。

## デフォルトでは余白（figure背景）とウェブページ背景との区別がつかないので、背景の色を変更
fig.patch.set_facecolor('antiquewhite')

## 画像を表示
plt.imshow(img, cmap='gray')

## 画像上に円をプロット
c = plt.Circle((500, 500), 20, color='cyan', linewidth=1, fill=True)
ax.add_patch(c)

plt.axis('tight')
plt.axis('off')
fig.subplots_adjust(left=0, right=1, bottom=0, top=1) #この1行を入れる
plt.savefig('sushi_no_margin.jpg')

## 参考：比較用にio.imsaveで保存してみる
io.imsave('sushi_io.jpg', img) #io.imsaveでは新たに描画した図形は出力されない

plt.show()

余白がなくなった。

ちなみに、io.imsaveで保存した結果が下の図。上書きしたプロット（ここではシアン色の円）が保存されない。

3. 補足 -- matplotlib.rcParams でfigureのレイアウト設定を変更する

SubplotParams（fig.subplots_adjust()）は、キャンバス左下を(0,0)・右上を(1,1)として、Axesの位置を決めるパラメタ。

余白に限らず、レイアウトの設定を変更したい時には、matplotlib rc file中のrcParamsを一時的に変更すれば良い。
matplotlib rc fileというのは、matplotlibが最初にconfigureされた時に読み込まれる設定ファイルで、デフォルトの図のレイアウト設定を規定している。そこのパラメタを一時的に変更すれば、figureのレイアウトを好きに調節できる（※）。

※補足

私が調べた範囲での理解はこうなのだが、間違っている可能性も十分にある。下記リンク等で各自確認されたし。

詳しくは下記リンク参照。
matplotlib ver3.3.4 公式ページより Customizing Matplotlib with style sheets and rcParams

rc fileの中身を見てみると、marginのパラメタを指定する部分は以下のようになっている。

matplotlib_rc_file.py

## The figure subplot parameters.  All dimensions are a fraction of the figure width and height.
#figure.subplot.left:   0.125  # the left side of the subplots of the figure
#figure.subplot.right:  0.9    # the right side of the subplots of the figure
#figure.subplot.bottom: 0.11   # the bottom of the subplots of the figure
#figure.subplot.top:    0.88   # the top of the subplots of the figure

jupyter notebook上でこれらのパラメタを表示してみる。

matplotlib_rcParams.py

import matplotlib as mpl

print(mpl.rcParams['figure.subplot.left']) #0.125
print(mpl.rcParams['figure.subplot.right']) #0.9
print(mpl.rcParams['figure.subplot.bottom']) #0.125
print(mpl.rcParams['figure.subplot.top']) #0.88

print(mpl.rcParams['figure.subplot.left'])などでパラメタを表示すると、left、right、bottom、topはそれぞれ0.125、0.9、0.125、0.88となっている。fig.subplots_adjust()ではデフォルト値は変更されず、現在描画しているのfigureでだけ変更される。

setting_no_margin.py

# 余白の変更は、
fig.subplots_adjust(left=0, right=1, bottom=0, top=1)
# と書いても、

import matplotlib as mpl
mpl.rc('figure.subplot', left=0, right=1, bottom=0, top=1)
# と書いても、どちらでも同じ結果になる。


#ただし、
mpl.rcParams['figure.subplot.left']=0
mpl.rcParams['figure.subplot.right']=1
mpl.rcParams['figure.subplot.bottom']=0
mpl.rcParams['figure.subplot.top']=1
#とするとデフォルトの設定ごと書き換わってしまうので、これはやらない方が良さそう。

__終わり__