Matplotlibで画像を背景にしてグラフを重ねて表示する方法（Python）

Matplotlibでは、画像を背景として読み込み、その上にグラフや線を重ねて描画することができます。データを視覚的に分かりやすく表現したい場合に非常に便利なテクニックです。

実装手順

画像の背景の上にグラフをプロットするには、以下の手順に従います。

• plt.imread() を使って、画像ファイルを読み込み配列として取得します。
• plt.subplots() で図（fig）とサブプロット（ax）を作成し、extent=[0, 300, 0, 300] を指定して imshow() で画像を表示します。これにより、画像の座標系がx軸・y軸ともに0〜300の範囲に設定されます。
• np.array(range(300)) で、0から299までの値を持つ配列 x を作成します。
• plot() メソッドを使い、linestyle='dotted'（点線）、linewidth=2（線幅2）、color='red'（赤色）を指定して直線 y = x を描画します。
• plt.show() メソッドで、完成した図を画面に表示します。

サンプルコード

import numpy as np
from matplotlib import pyplot as plt

# 図のサイズとレイアウトを設定
plt.rcParams["figure.figsize"] = [7.00, 3.50]
plt.rcParams["figure.autolayout"] = True

# 画像を読み込む
im = plt.imread("bird.jpg")

# 図とサブプロットを作成
fig, ax = plt.subplots()

# extentで座標範囲を指定して画像を背景として表示
im = ax.imshow(im, extent=[0, 300, 0, 300])

# プロット用のデータを作成
x = np.array(range(300))

# 点線・赤色の直線を画像の上に重ねて描画
ax.plot(x, x, ls='dotted', linewidth=2, color='red')

# 図を表示
plt.show()

出力結果

上記のコードを実行すると、鳥の画像を背景として、その上に赤色の点線（y = x の直線）が重ねて表示されます。extent パラメータを調整することで、画像とプロットの座標を自由に対応させることができるため、地図上へのデータ可視化や画像解析の結果表示など、さまざまな用途に応用できます。