Matplotlib imsave 错误：ndarray 不是 C 连续的（但它是？）

Question

我想使用 matplotlib imsave() 将包含单色图像数据的 2D numpy 数组保存到 png 文件，并使用颜色图 (viridis)。该数组包含应绘制为透明的 np.nan 值，imsave 不能直接处理该值，因此我在将其提供给 imsave 之前将其转换为 RGBA。只要我将 imsave() 上的 origin 选项保留在默认的“上部”上，这就可以完美地工作。如果我将其更改为“lower”，matplotlib 会抛出“ndarray 不是 C 连续的”错误。 （实际上它来自底层的 PIL 库）。

这里出了什么问题？

自包含示例：

import numpy as np
from matplotlib import cm
import matplotlib.pyplot as plt

#create test data
image_no_nan = np.eye(100)
image = np.copy(image_no_nan)
image[image == 0] = np.nan

# to map the image to RGBA, scale to [0-255]
colmap = plt.get_cmap("viridis", 256)
lut = (colmap.colors[..., 0:4] * 255).astype(np.uint8)
rescaled = (
    (image_no_nan.astype(float) - image_no_nan.min())
    * 255
    / (image_no_nan.max() - image_no_nan.min())
).astype(np.uint8)

result = np.zeros((*rescaled.shape, 4), dtype=np.uint8)

# Take entries from RGB LUT according to greyscale values in image
result = np.take(lut, rescaled, axis=0, out=result)

# apply mask
mask = np.zeros((rescaled.shape), dtype=np.uint8)
mask[~np.isnan(image)] = 255
result[:,:,3]= mask

# try fixing the upcoming ndarray is not C-contiguous error
result = result.copy(order="C") # doesn't affect error
result = np.ascontiguousarray(result)  # doesn't affect error

print(result.flags) # the ndarray is actually C-contiguous

plt.imsave(fname="test_upper.png", arr=result, format="png", origin="upper")# no problem
plt.imsave(fname="test_lower.png", arr=result, format="png", origin="lower")# error

Answer 1

对我来说，这看起来像是 matplotlib 中的一个错误。

以下是触发它所需的条件：

• 输入必须是大小为MxNx4的输入。 RGBA 失败，但 RGB 有效。
• 数据类型必须是uint8。
• 原点必须设置为“较低”
• 图像文件类型可以设置为 png、jpg、gif 或 tiff，并且都会触发相同的问题。这可能不是特定于编解码器的问题。
• 图像中的数据并不重要。

这是一个最小的复制案例：

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt

result = np.zeros((100, 100, 4), dtype='uint8')

print(result.flags) # the ndarray is actually C-contiguous

plt.imsave(fname="test_upper.png", arr=result, format="png", origin="upper")# no problem
plt.imsave(fname="test_lower.png", arr=result, format="png", origin="lower")# error

研究 matplotlib 的代码，我发现了这个：

        if origin == "lower":
            arr = arr[::-1]
        if (isinstance(arr, memoryview) and arr.format == "B"
                and arr.ndim == 3 and arr.shape[-1] == 4):
            # Such an ``arr`` would also be handled fine by sm.to_rgba below
            # (after casting with asarray), but it is useful to special-case it
            # because that's what backend_agg passes, and can be in fact used
            # as is, saving a few operations.
            rgba = arr
        else:
            sm = cm.ScalarMappable(cmap=cmap)
            sm.set_clim(vmin, vmax)
            rgba = sm.to_rgba(arr, bytes=True)
        if pil_kwargs is None:
            pil_kwargs = {}
        else:
            # we modify this below, so make a copy (don't modify caller's dict)
            pil_kwargs = pil_kwargs.copy()
        pil_shape = (rgba.shape[1], rgba.shape[0])
        image = PIL.Image.frombuffer(
            "RGBA", pil_shape, rgba, "raw", "RGBA", 0, 1)

代码链接。

如果

origin == "lower"

，则第一个数组以零拷贝方式反转。如果发生这种情况，则

arr

不再是 C 连续的。然后它使用 ScalarMappable 转换为 rgba。但是，如果输入已经是 rgba 格式，则不会复制它。因此，使用 RGB 可以掩盖该错误，因为副本将是 C 连续的。

然后调用

PIL.Image.frombuffer

，这似乎假设其输入是 C 连续的。 （Pillow 似乎没有记录这个假设，所以这实际上可能是一个 Pillow bug。）

作为解决方法，您可以通过以下代码避免使用

origin="lower"

：

result = np.ascontiguousarray(result[::-1])
plt.imsave(fname="test_upper.png", arr=result, format="png")

我建议你在 matplotlib 中打开一个问题，这样就可以为未来的用户解决这个问题。