Matplotlibで長方形の枠線を指定した幅で外側に描画する方法

Matplotlibで長方形の枠線（エッジ）を指定した幅で外側に描画したい場合、AnnotationBboxとAuxTransformBoxを組み合わせることで実現できます。この記事では、具体的な手順とサンプルコードをわかりやすく解説します。

実装手順

• 図のサイズを設定し、サブプロット間および周囲の余白（パディング）を調整します。
• 新しい図を作成するか、既存の図をアクティブにします。
• add_subplot()を使って、図にax（軸オブジェクト）を追加します。
• 枠線の太さを指定する変数line_widthを初期化します。また、長方形の中心座標・幅・高さにはそれぞれxy、w、hという変数を使用します。
• アンカーポイントxyと幅・高さを指定して、Rectangleインスタンスを作成します。
• データ座標系に対応したAuxTransformBoxのインスタンスを取得します。
• 手順5で作成したパッチrをアーティストとしてオフセットボックスに追加します。
• OffsetBoxインスタンス用のコンテナを取得します。
• 注釈ボックスabをコンテナボックスに追加します。bboxpropsで枠線の色や太さを指定することで、長方形の外側に指定幅のエッジが描画されます。
• 最後にshow()メソッドを呼び出して図を表示します。

サンプルコード

import matplotlib.pyplot as plt
from matplotlib.patches import Rectangle
from matplotlib.offsetbox import AnnotationBbox, AuxTransformBox

plt.rcParams["figure.figsize"] = [7.50, 3.50]
plt.rcParams["figure.autolayout"] = True

fig = plt.figure()

ax = fig.add_subplot(111)
ax.plot([1, 6, 8, 6])

# 枠線の太さ
line_width = 7
# 長方形の中心座標・幅・高さ
xy, w, h = (1, 3), 2, 2
r = Rectangle(xy, w, h, fc='green', ec='orange', lw=3)

offsetbox = AuxTransformBox(ax.transData)
offsetbox.add_artist(r)

ab = AnnotationBbox(offsetbox, (xy[0] + w / 2, xy[1] + h / 2),
   boxcoords="data", pad=0.52, fontsize=line_width,
   bboxprops=dict(facecolor="none", edgecolor='r',
   lw=line_width))
ax.add_artist(ab)

plt.show()

コードのポイント

この手法の鍵となるのはAnnotationBboxです。注釈ボックスは通常テキストの背景枠として使われますが、bboxprops引数でfacecolor="none"（塗りつぶしなし）を指定し、edgecolorとlw（線幅）を設定することで、長方形を囲む外側の枠線として機能させることができます。

また、AuxTransformBox(ax.transData)を使用することで、長方形がデータ座標系に正しく配置され、グラフの拡大縮小にも追従します。

実行結果

このように、緑色の塗りつぶし長方形の周囲に、指定した幅（7pt）の赤い枠線が外側に描画されていることが確認できます。図形を強調表示したい場合などに活用できるテクニックです。