用 Python 绘制可爱的招财猫

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招财猫，也被称为“幸运猫”，是一种象征财富和好运的吉祥物，经常出现在亚洲文化的商店、餐厅和家庭中。今天，我将带你用 Python 和 matplotlib 库从零开始绘制一只可爱的卡通招财猫 🐾。

本篇博客不仅适合对 Python 绘图感兴趣的开发者，还能帮助你了解如何利用 matplotlib 绘制复杂的卡通形象。不需要额外图片资源，一切都用代码实现！

1. 为什么选择用 Python 绘制？🧧✨✨🧧

绘制卡通形象通常需要设计工具（例如 Photoshop 或 Illustrator），但通过 Python，我们可以：

全面掌控每一部分的比例和颜色：所有几何形状均由代码生成，你可以精确调整它们的位置、大小和颜色。
程序化生成和复用：绘制的招财猫代码可以用作模板，方便生成不同样式和设计的图案。
学习数学和编程技巧：绘制图形涉及几何学、坐标系统和编程逻辑。

如果你是一个数据分析师或开发者，这个过程会让你对 matplotlib 的艺术应用有更深的体会！

2. 绘图的基本概念🧧✨✨🧧

在 Python 中，我们将使用以下方法和模块完成绘制任务：

matplotlib.patches 模块：
- 提供了绘制基本几何图形的功能，例如圆形、椭圆形、多边形等。
- 通过 Circle、Ellipse、Polygon 等来构建复杂的卡通形象。
matplotlib.pyplot 模块：
- 提供了绘图区域（Figure）和坐标轴（Axes）。
- 帮助我们将图形添加到画布上，并进行整体调整。

要绘制一只完整的招财猫，我们需要将各个部分分解为基础几何形状，如下所示：

部件	几何形状	示例
头部和身体	圆形、椭圆	`Circle`, `Ellipse`
耳朵	三角形	`Polygon`
五官（眼、鼻、嘴）	弧线和圆形	`Arc`, `Circle`
胡须	直线	`plot`
手和脚	椭圆形	`Ellipse`
装饰物（铃铛、卷轴等）	圆形、长方形	`Circle`, `FancyBboxPatch`

3. 实现代码解析

以下是完整代码，按模块逐步解析。

3.1 设置绘图画布

我们首先创建绘图画布，并设置招财猫的坐标系范围。注意：需要关闭坐标轴，以便突出卡通形象。

import matplotlib.pyplot as plt
from matplotlib.patches import Circle, Ellipse, Polygon, FancyBboxPatch, Arc

# 创建画布
fig, ax = plt.subplots(figsize=(6, 8))
ax.set_xlim(-10, 10)
ax.set_ylim(-12, 12)
ax.axis('off')  # 隐藏坐标轴

3.2 绘制头部和身体

招财猫的头部和身体由一个大圆和一个椭圆组成。

# 绘制身体
body = Ellipse((0, -2), width=12, height=14, color='white', edgecolor='black', linewidth=2)
ax.add_patch(body)

# 绘制头部
head = Circle((0, 5), radius=5, color='white', edgecolor='black', linewidth=2)
ax.add_patch(head)

3.3 绘制耳朵和内部细节

耳朵由两个三角形构成，分别是外部的白色耳朵和内部的红色部分。

# 外部耳朵
left_ear = Polygon([[-4, 8], [-6, 12], [-2, 10]], closed=True, color='white', edgecolor='black', linewidth=2)
right_ear = Polygon([[4, 8], [6, 12], [2, 10]], closed=True, color='white', edgecolor='black', linewidth=2)
ax.add_patch(left_ear)
ax.add_patch(right_ear)

# 内部耳朵
left_inner_ear = Polygon([[-4.5, 8.5], [-5.5, 11], [-3.5, 9.5]], closed=True, color='red', edgecolor='black', linewidth=1)
right_inner_ear = Polygon([[4.5, 8.5], [5.5, 11], [3.5, 9.5]], closed=True, color='red', edgecolor='black', linewidth=1)
ax.add_patch(left_inner_ear)
ax.add_patch(right_inner_ear)

3.4 绘制五官

招财猫的五官以弧线和圆形为主，营造出微笑的效果。

# 笑眼
left_eye = Arc((-2, 6), width=2, height=1, theta1=0, theta2=180, color='black', linewidth=2)
right_eye = Arc((2, 6), width=2, height=1, theta1=0, theta2=180, color='black', linewidth=2)
ax.add_patch(left_eye)
ax.add_patch(right_eye)

# 鼻子和嘴巴
nose = Circle((0, 5), radius=0.2, color='black')
ax.add_patch(nose)
mouth_left = Arc((-0.5, 4.6), width=1, height=0.5, theta1=0, theta2=-180, color='black')
mouth_right = Arc((0.5, 4.6), width=1, height=0.5, theta1=0, theta2=-180, color='black')
ax.add_patch(mouth_left)
ax.add_patch(mouth_right)

3.5 绘制装饰物和肚子文字

项圈和铃铛：

# 项圈
collar = Ellipse((0, 3.5), width=8, height=1.5, color='red', edgecolor='black', linewidth=2)
ax.add_patch(collar)

# 铃铛
bell = Circle((0, 2.5), radius=0.8, color='gold', edgecolor='black', linewidth=2)
bell_inner = Circle((0, 2.5), radius=0.3, color='black')
ax.add_patch(bell)
ax.add_patch(bell_inner)

红色卷轴和文字：

# 红色卷轴
scroll = FancyBboxPatch((6, -2), width=1.5, height=5, boxstyle="round,pad=0.1", color='red', edgecolor='black', linewidth=2)
ax.add_patch(scroll)
ax.text(6.75, 0.5, "招财\n进宝", color='black', fontsize=10, ha='center', va='center', rotation=90)

肚子上的“福 ”字：

# 福字
ax.text(0, -3, "福", color='red', fontsize=30, ha='center', va='center')

4. 完整代码🧧✨✨🧧

将所有部分整合在一起：

import matplotlib.pyplot as plt
from matplotlib.patches import Circle, Ellipse, Polygon, FancyBboxPatch, Arc

def draw_lucky_cat():
    fig, ax = plt.subplots(figsize=(6, 8))
    ax.set_xlim(-10, 10)
    ax.set_ylim(-12, 12)
    ax.axis('off')

    # 绘制身体
    body = Ellipse((0, -2), width=12, height=14, color='white', edgecolor='black', linewidth=2)
    ax.add_patch(body)

    # 绘制头部
    head = Circle((0, 5), radius=5, color='white', edgecolor='black', linewidth=2)
    ax.add_patch(head)

    # 绘制耳朵
    left_ear = Polygon([[-4, 8], [-6, 12], [-2, 10]], closed=True, color='white', edgecolor='black', linewidth=2)
    right_ear = Polygon([[4, 8], [6, 12], [2, 10]], closed=True, color='white', edgecolor='black', linewidth=2)
    ax.add_patch(left_ear)
    ax.add_patch(right_ear)
    
    # 耳朵内部
    left_inner_ear = Polygon([[-4.5, 8.5], [-5.5, 11], [-3.5, 9.5]], closed=True, color='red', edgecolor='black', linewidth=1)
    right_inner_ear = Polygon([[4.5, 8.5], [5.5, 11], [3.5, 9.5]], closed=True, color='red', edgecolor='black', linewidth=1)
    ax.add_patch(left_inner_ear)
    ax.add_patch(right_inner_ear)

    # 绘制眼睛
    left_eye = Ellipse((-2, 6), width=1, height=0.5, color='black')
    right_eye = Ellipse((2, 6), width=1, height=0.5, color='black')
    ax.add_patch(left_eye)
    ax.add_patch(right_eye)

    # 绘制鼻子
    nose = Ellipse((0, 5), width=0.5, height=0.3, color='black')
    ax.add_patch(nose)

    # 绘制嘴巴
    mouth_left = Arc((-0.5, 4.5), width=1, height=0.5, theta1=0, theta2=-180, color='black')
    mouth_right = Arc((0.5, 4.5), width=1, height=0.5, theta1=0, theta2=-180, color='black')
    ax.add_patch(mouth_left)
    ax.add_patch(mouth_right)

    # 绘制胡须
    ax.plot([-3, -6], [5.5, 5.8], color='black', linewidth=1)
    ax.plot([-3, -6], [5, 5], color='black', linewidth=1)
    ax.plot([-3, -6], [4.5, 4.2], color='black', linewidth=1)
    ax.plot([3, 6], [5.5, 5.8], color='black', linewidth=1)
    ax.plot([3, 6], [5, 5], color='black', linewidth=1)
    ax.plot([3, 6], [4.5, 4.2], color='black', linewidth=1)

    # 绘制红色项圈
    collar = Ellipse((0, 3), width=8, height=2, color='red', edgecolor='black', linewidth=2)
    ax.add_patch(collar)

    # 绘制铃铛
    bell = Circle((0, 2.3), radius=0.8, color='gold', edgecolor='black', linewidth=2)
    bell_inner = Circle((0, 2.3), radius=0.3, color='black')
    ax.add_patch(bell)
    ax.add_patch(bell_inner)

    # 绘制左手和金币
    left_hand = Ellipse((-5, -2), width=3, height=6, angle=30, color='white', edgecolor='black', linewidth=2)
    ax.add_patch(left_hand)
    coin = Ellipse((-7, -1.5), width=3, height=2, color='gold', edgecolor='black', linewidth=2)
    ax.add_patch(coin)

    # 绘制右手和红色卷轴
    right_hand = Ellipse((5, -2), width=3, height=6, angle=-30, color='white', edgecolor='black', linewidth=2)
    ax.add_patch(right_hand)
    scroll = FancyBboxPatch((6, -2), width=1.5, height=5, boxstyle="round,pad=0.1", color='red', edgecolor='black', linewidth=2)
    ax.add_patch(scroll)
    ax.text(6.75, 0, "招财\n进宝", color='black', fontsize=10, ha='center', va='center', rotation=90)

    # 绘制脚
    left_foot = Ellipse((-3, -9), width=3, height=2, color='white', edgecolor='black', linewidth=2)
    right_foot = Ellipse((3, -9), width=3, height=2, color='white', edgecolor='black', linewidth=2)
    ax.add_patch(left_foot)
    ax.add_patch(right_foot)

    # 绘制肚子上的 "福" 字
    ax.text(0, -3, "福", color='red', fontsize=30, ha='center', va='center')

    plt.show()

draw_lucky_cat()

最终效果

运行本文的代码后，我们将获得如下所示的可爱卡通招财猫：

从运行结果来看，当前绘图效果和预期的细节相去甚远，需要进一步优化来更好优化招财猫形象。以下是对代码的优化建议和改进版代码：

优化建议

头部和身体比例：目前身体和头部的比例以及位置没有调整好，应该让头部显得更大，同时调整身体位置。
耳朵和五官细节：耳朵形状可以更接近原图的尖锐感，眼睛需要弧形的笑眼，鼻子和嘴巴也需要更加拟合。
装饰物和手臂：红色项圈、铃铛以及手臂的位置要更准确，尤其是左手抱着的金币和右手的卷轴。
肚子上的福字：调整字体大小和位置，使其更贴合身体。
整体布局：对位置和比例重新调整，让招财猫整体更加协调。

改进后的代码

以下是优化版的代码，包含上述改进：

import matplotlib.pyplot as plt
from matplotlib.patches import Circle, Ellipse, Polygon, FancyBboxPatch, Arc

def draw_optimized_lucky_cat():
    fig, ax = plt.subplots(figsize=(6, 8))
    ax.set_xlim(-10, 10)
    ax.set_ylim(-12, 12)
    ax.axis('off')

    # 绘制身体
    body = Ellipse((0, -2), width=12, height=14, color='white', edgecolor='black', linewidth=2)
    ax.add_patch(body)

    # 绘制头部
    head = Circle((0, 5), radius=5, color='white', edgecolor='black', linewidth=2)
    ax.add_patch(head)

    # 绘制耳朵
    left_ear = Polygon([[-4, 8], [-6, 12], [-2, 10]], closed=True, color='white', edgecolor='black', linewidth=2)
    right_ear = Polygon([[4, 8], [6, 12], [2, 10]], closed=True, color='white', edgecolor='black', linewidth=2)
    ax.add_patch(left_ear)
    ax.add_patch(right_ear)
    
    # 耳朵内部
    left_inner_ear = Polygon([[-4.5, 8.5], [-5.5, 11], [-3.5, 9.5]], closed=True, color='red', edgecolor='black', linewidth=1)
    right_inner_ear = Polygon([[4.5, 8.5], [5.5, 11], [3.5, 9.5]], closed=True, color='red', edgecolor='black', linewidth=1)
    ax.add_patch(left_inner_ear)
    ax.add_patch(right_inner_ear)

    # 绘制笑眼
    left_eye = Arc((-2, 6), width=2, height=1, theta1=0, theta2=180, color='black', linewidth=2)
    right_eye = Arc((2, 6), width=2, height=1, theta1=0, theta2=180, color='black', linewidth=2)
    ax.add_patch(left_eye)
    ax.add_patch(right_eye)

    # 绘制鼻子和嘴巴
    nose = Circle((0, 5), radius=0.2, color='black')
    ax.add_patch(nose)
    mouth_left = Arc((-0.5, 4.6), width=1, height=0.5, theta1=0, theta2=-180, color='black')
    mouth_right = Arc((0.5, 4.6), width=1, height=0.5, theta1=0, theta2=-180, color='black')
    ax.add_patch(mouth_left)
    ax.add_patch(mouth_right)

    # 绘制胡须
    ax.plot([-3, -6], [5.5, 5.8], color='black', linewidth=1)
    ax.plot([-3, -6], [5, 5], color='black', linewidth=1)
    ax.plot([-3, -6], [4.5, 4.2], color='black', linewidth=1)
    ax.plot([3, 6], [5.5, 5.8], color='black', linewidth=1)
    ax.plot([3, 6], [5, 5], color='black', linewidth=1)
    ax.plot([3, 6], [4.5, 4.2], color='black', linewidth=1)

    # 绘制红色项圈
    collar = Ellipse((0, 3.5), width=8, height=1.5, color='red', edgecolor='black', linewidth=2)
    ax.add_patch(collar)

    # 绘制铃铛
    bell = Circle((0, 2.5), radius=0.8, color='gold', edgecolor='black', linewidth=2)
    bell_inner = Circle((0, 2.5), radius=0.3, color='black')
    ax.add_patch(bell)
    ax.add_patch(bell_inner)

    # 绘制左手和金币
    left_hand = Ellipse((-4.5, -2), width=3, height=5, angle=30, color='white', edgecolor='black', linewidth=2)
    ax.add_patch(left_hand)
    coin = Ellipse((-7, -1.5), width=3, height=2, color='gold', edgecolor='black', linewidth=2)
    ax.add_patch(coin)

    # 绘制右手和红色卷轴
    right_hand = Ellipse((4.5, -2), width=3, height=5, angle=-30, color='white', edgecolor='black', linewidth=2)
    ax.add_patch(right_hand)
    scroll = FancyBboxPatch((6, -2), width=1.5, height=5, boxstyle="round,pad=0.1", color='red', edgecolor='black', linewidth=2)
    ax.add_patch(scroll)
    ax.text(6.75, 0.5, "招财\n进宝", color='black', fontsize=10, ha='center', va='center', rotation=90)

    # 绘制脚
    left_foot = Ellipse((-3, -8.5), width=3, height=2, color='white', edgecolor='black', linewidth=2)
    right_foot = Ellipse((3, -8.5), width=3, height=2, color='white', edgecolor='black', linewidth=2)
    ax.add_patch(left_foot)
    ax.add_patch(right_foot)

    # 绘制肚子上的 "福" 字
    ax.text(0, -3, "福", color='red', fontsize=30, ha='center', va='center')

    plt.show()

draw_optimized_lucky_cat()