Light Figure Drawing

专业绘图与组图

工具选择（按图类型，附核心调用）

• 统计图/可复现图（首选）：
  • matplotlib：最可控。组图 plt.subplots(figsize=(7,5), constrained_layout=True)，不规则布局用 GridSpec（跨格 gs[0,:]）。
  • seaborn：统计/分布/分类图。sns.set_theme(style="ticks", context="paper", palette="colorblind") + sns.despine()；分面拼图用 figure-level（relplot/catplot 的 col=/row=），手动拼图用 axes-level（scatterplot(ax=...)）。
  • plotly：交互/3D，静态投稿 fig.write_image("f.pdf", scale=3)（需 kaleido），template="simple_white"。
  • altair：声明式、可复现强。chart.save("f.svg", scale_factor=3)（需 vl-convert-python），拼图用 c1 | c2 / c1 & c2。
  • ggplot2(R)：+ theme_classic() + scale_color_viridis_d()，拼图用 patchwork（p1+p2 且 plot_annotation(tag_levels="a") 自动标号）。
• 框架图/流程图/结构图：
  • Graphviz（自动布局）：digraph{rankdir=LR; node[shape=box,style=rounded]; A->B}，选对引擎 dot(分层)/neato(无向)/fdp(大图)，rank=same 对齐同层。
  • TikZ/PGFPlots（字体与正文统一）：\begin{axis}...\addplot table{data.dat};，导言区 \pgfplotsset{compat=1.18} 统一样式，大图用 external 库缓存。
  • Mermaid（文档/初稿）：graph TD; A[框]-->|标签|B{判断}，mmdc -i in.mmd -o out.svg 导出。
  • Draw.io（要可编辑矢量源 + 可版本控制的系统/架构图）：.drawio 即 mxGraph XML，可程序化生成；有官方 jgraph/drawio-mcp（diagram-as-code，AI 可生成/改图），CLI drawio --export --format pdf/svg 出图。比 Graphviz 自动布局更可控、比 Mermaid 表达力强（与 m09 figure-planning 列的首选对齐；配置见 README 推荐 MCP 表）。
  • 精修拼版：Illustrator / Inkscape。
• 精细科学图/期刊曲线：
  • Origin：Export Graphs 按出版商精确设 Width/Height+DPI（TIFF 600dpi），可 Export as AI 转 Illustrator；.otp 模板固化风格。
  • MATLAB：exportgraphics(ax,"f.pdf","ContentType","vector") 出矢量、"Resolution",600 出位图；组图用 tiledlayout + nexttile（TileSpacing="compact"）。
• 示意/机制图/graphical abstract：生命科学图标库可用 BioRender 手工做（注意导出授权与分辨率；其官方 MCP 仅查询不能作图，故只手工用、非程序化路径）。
• 3D 结构/分子/科学可视化：Blender（开源，程序化建模渲染非 AI 生图；成熟路子用 Molecular Nodes/SciBlend 等插件，有社区/官方 MCP 但驱动科研可视化尚属探索）；3D 渲染作论文图须数据真实可复现并标渲染参数，详见 m09 figure-planning references「Blender」节。
• 组图/排版：matplotlib subplots/GridSpec、Illustrator（图层+画板对齐）、python-pptx（add_picture(..., width=Inches(3))，layout[6] 空白页）。 优先可复现(代码)方案，便于改数据重出；最终精修/拼大图再进 Illustrator/Inkscape。具体决策同 a09。

一行套刊样式与导出脚本（本技能自带资产）

• 样式：plt.style.use("assets/publication.mplstyle") 是通用底；按刊叠加 plt.style.use(["assets/publication.mplstyle","assets/nature.mplstyle"])（或 science.mplstyle）。三者均为 Okabe-Ito 色盲安全色环 + 无衬线 + 矢量文字可编辑（pdf/ps fonttype42、svg 不转曲）。
• 导出：scripts/figure_export.py
  • save_publication_figure(fig, basename, formats=("pdf","png","svg"), dpi=600) 多格式 + DPI，自动建目录、强制文字可编辑。
  • save_for_journal(fig, basename, journal, column) 按刊规格设物理尺寸（mm→in）再导出，返回 (paths, info)。
  • check_figure_size(fig, journal=, column=) 校验栏宽（mm）与最小字号（pt），measured=True,path= 还能读回落盘文件实测宽度复核 bbox tight 静默裁剪。
  • check_scaled_fonts(fig, journal=, column=) 校验「大尺寸画再缩小到栏宽」后的有效字号——仅对"先大画布作图再缩到栏宽"工作流有意义；若已用 save_for_journal 设精确栏宽(scale≈1)，它必报"无风险"，是预期空操作不是 bug，standard 流程无需再跑。
  • check_export_compliance(path, journal, column=) 消费此前闲置的规格字段：实测 dpi≥min_dpi、文件体积≤max_file_mb、高度≤max_height_px、格式∈preferred_formats（位图读 Pillow，矢量/无 Pillow 跳过不臆断）。
  • save_for_journal 导出前检字体落空：rcParams 首选 Arial/Helvetica 在 Linux/CI 不可用会静默回退 DejaVu，回退即打 WARNING 并入 info["font"]，让"字体与正文一致"可验证。
  • JOURNAL_SPECS 内置逐刊规格字典（含 verified 标记）。
• 配色：scripts/color_palettes.py
  • OKABE_ITO / OKABE_ITO_LIST 8 色常量；sequential_cmap() / diverging_cmap() / discrete_cmap()；apply_palette() 设当前色环。
  • to_grayscale()、simulate_cvd(kind=deuteranomaly/protanomaly/tritanomaly)、preview_palette() 出原色/灰度/三种色盲对照图。有 colorspacious 走精确算法，缺则自动降级线性近似（cvd_backend() 可查）。
• 诚实性 lint：scripts/figure_integrity_lint.py —— 静态扫绘图代码，提示常见误导：y 轴偷偷截断（含 set_ylim(bottom=) 关键字形式）、双 y 轴伪相关、bar/sns.barplot 无误差棒、误差棒未注明类型（.std() 数据计算不再被误当类型声明）、jet/rainbow 色图、3D 扭曲。python scripts/figure_integrity_lint.py --file plot.py（含 --selftest）。对照反例教材 examples/bad_figure_example.py（故意违规、可端到端命中多条）。规范见 references/figure_integrity.md。只提示不阻断，最终判断交作者。局限：仅覆盖 matplotlib/seaborn 静态正则，plotly/altair/ggplot2/MATLAB 链路的诚实性不被检查，那些需人工对照 figure_integrity.md。
• 示例（均可 python examples/xxx.py 跑通，Agg 存图）：
  • example_matplotlib_multipanel.py：GridSpec 不规则布局 + (a)(b)(c) 标号 + 误差棒 + 显著性星标。
  • example_seaborn_stats.py：箱线/小提琴/条形统计对比 + despine。
  • example_framework.dot + example_framework_render.py：Graphviz 框架图，有 dot 二进制则渲染，否则降级 matplotlib 块图。

逐刊硬规格表（栏宽 mm + DPI + 格式 + 字号下限）

栏宽数字唯一真相源 = scripts/figure_export.py 的 JOURNAL_SPECS；下表为其人读镜像，若与脚本不一致以脚本为准（改数字只改脚本）。verified=实测：已 curl 该刊作图规格页并记 HTTP 码；其余为依公开指南整理但本次未逐项实测（多因付费墙/反爬 403），投稿前请以目标刊"最新"作者须知为准。

custom 逃生通道：尚未进上表的刊（如中文刊）用 save_for_journal(fig, base, journal="custom", custom_width_mm=86.0) 直接传物理栏宽（mm），校验同理 check_figure_size(fig, journal="custom", custom_width_mm=86.0)。栏宽数据须有来源（db01 卡或实测记录），禁止臆测。中文刊实测栏宽已落 db01 risk_note（2026-06-11，pdfplumber 实测）：农业工程学报 单栏 86 / 整页 180；中国农业科学、作物学报 单栏 81 / 整页 170；农业机械学报 待核查（PDF 入口被反爬拦截）。

数值与 JOURNAL_SPECS 同源，可在代码里直接读取（如 figure_export.JOURNAL_SPECS["nature"]）。

审美与规范（投稿级）

• 配色：色盲友好——matplotlib/seaborn 用 viridis/cividis/colorblind，R 用 scale_*_viridis，连续数据避免 jet/rainbow。同一论文统一调色板（登记 db07）；项目有 databases/db09-projects/projects/<project_name>/palette.json 则必用其取色（与 PPT/前端共享的视觉 SSOT 实例，主色/强调/语义色照取，不另起一套；schema 见 db09 README），无则按 db07 卡推荐配色。不超过必要颜色数（离散 ≤8 类，超出手动指定）。
• 字体：与正文一致(常 Times/Arial)；字号在缩放后仍可读(≥6–8pt)。seaborn 用 context="paper" 整体定字号；按目标栏宽设物理尺寸（单栏≈3.5in、双栏≈7.2in），避免投稿后被缩放失真。
• 线条/标记：区分清楚，黑白打印仍可辨(线型 linestyle + 标记 marker 双重区分，不仅靠颜色)；线宽用绝对值(pt)。
• 分辨率/格式：矢量优先(PDF/SVG/EPS)；位图线条图 ≥600dpi、含照片 ≥300dpi。文字保持可编辑便于二次精修：matplotlib 设 rcParams["pdf.fonttype"]=42；R 用 device=cairo_pdf；MATLAB 用 exportgraphics ContentType=vector。EPS 不支持透明，要透明背景用 PDF/SVG。
• 元素：坐标轴标签+单位、图例、误差棒、显著性标记，去 chart junk（多余网格/边框，sns.despine() 或 theme_classic()）。
• caption：自洽，能独立读懂。

组图逻辑

• 同类对齐、共享坐标/色标、统一尺寸。matplotlib 用 constrained_layout 自动对齐共享色标；ggplot 用 facet_* 或 patchwork；MATLAB 用 tiledlayout。
• 子图编号(a)(b)(c)，标题精简。patchwork tag_levels="a" 可自动标号。
• 用留白和分组体现层次，突出主结果。
• 拼最终大图：各子图导出矢量(SVG/PDF) → Illustrator/Inkscape 置入 → 图层管理 + Align 对齐 + 统一字体线宽 → 加标号 → 按期刊要求导出(PDF/EPS/TIFF，印刷常 CMYK)。命令行拼/转格式可用 Inkscape 1.x --export-type / --actions。

投稿前自查清单

• 物理尺寸=目标栏宽？字号缩放后 ≥6–8pt？
• 颜色色盲安全？黑白打印可辨（线型+标记）？
• 矢量输出且文字可编辑（fonttype42 / svg.fonttype=none / cairo_pdf / vector）？位图 dpi 达标？
• 坐标轴有标签+单位？图例/误差棒/显著性标记齐全？去除 chart junk？
• 诚实性（不误导，审稿人必查）：详见 references/figure_integrity.md，可跑 scripts/figure_integrity_lint.py 扫绘图代码。要点：误差棒在 caption 注明是 SD/SEM/95%CI 并写明 n=；y 轴截断必须显式标断点（不偷偷截断放大差异）；慎用双 y 轴（易制造伪相关，能拆分就拆分）；小样本优先散点/箱线展示原始分布，别用 bar 掩盖分布；坐标轴范围不为夸大效果而人为收紧/放大。
• AI 生成图像（2026 投稿红线）：本图是否用生成式 AI（DALL·E/Midjourney/SD/GPT Image 等）生成或篡改？数据图绝对禁止——Nature/Science/Elsevier 三家头部出版商一律禁止 AI 生成论文图像，唯一例外是「AI 本身是研究对象/方法」（须 methods 可复现披露）。论文图走自有 mplstyle 数据驱动绘制；m16 的 R6 生图流水线只服务 PPT/前端、严禁进论文图链路。政策细节与各家口径差异见 references/figure_integrity.md「AI 生成图像政策」节。
• 全论文调色板/字体/线宽一致（对照 db07）？

工作方式

按 m09 的规划卡（light-figure-planning/templates/figure_plan_card.md，叙事层+规格层双层字段）逐图实现：给出可运行代码或源文件 + 预览说明 + 设计理由。读卡的上层叙事确认这张图绑的 claim 与组图角色，读下层规格的 source_card/target_journal/column 照卡执行。需要数据时回 m06/m02 取。多次打磨直到达到顶会观感。

• 先读 source_card（必填）：规划卡必须带 source_card，指向 databases/db07-figures/resources_real.md::figure_type 或 databases/db07-figures/figure_advanced_cards.md::figure_type。figure_cards.md 只是模板索引，不能作为实体执行来源；只有 source_card: new_canonical_candidate -> databases/db07-figures/resources_real.md（或 databases/db07-figures/figure_advanced_cards.md）才表示需新增可复用模式并回写 db07。
• 输入字段分层：db07 基础字段控制图表模式（figure_type/purpose/data_required/layout/...）；项目执行字段控制交付（figure_id/target_journal/column/caption_draft/output_formats）。不要把单个项目的 F1/F2、caption、导出路径回写成 db07 实体卡。
• 栏宽不臆测：直接读规划卡的 target_journal 与 column 字段，原样传给 save_for_journal(fig, basename, journal=target_journal, column=column)——物理栏宽 mm、figsize、最小字号全由 JOURNAL_SPECS 锁定。规划卡缺这两字段时回规划技能（light-figure-planning）补，不要自行猜测栏宽（猜错整张图物理尺寸作废）。column 取值须为该刊实有键（single/double/full/onehalf）。JOURNAL_SPECS 现含 nature/science/cell/plos/ieee/elsevier/mdpi 七键；表外刊（如中文刊）走 journal="custom"+custom_width_mm=<mm> 逃生通道，栏宽数据须有来源（db01 卡或实测记录），禁止臆测。
• 导出后必检：每张图导出后运行 check_figure_size(fig, journal=target_journal, column=column, measured=True, path=<落盘文件>) 复核实测物理宽度，并跑 check_export_compliance(path, journal, column) 查 dpi/体积/格式/高度合规；save_for_journal 已自动检字体落空（看 info["font"]）。check_scaled_fonts 只在"手动大画布作图再缩放"工作流才需要——用 save_for_journal 设精确栏宽时它必报无风险，可跳过。若代码图涉及误差棒、截断轴、双 y 轴、jet/rainbow 等，再用 scripts/figure_integrity_lint.py --file <plot.py> 做诚实性检查。

产出

图文件(矢量+位图) + 生成代码/源文件 + 项目风格说明(写入仓库根目录下的 databases/db09-projects/projects/<project_name>/version_history.md，供 a07 统一) + figure manifest（落到仓库根目录下的 projects/<project_name>/figures/manifest.md）。只有新增了跨项目可复用的图表模式，才回写 db07 canonical 文件。

• figure manifest：交付 m07 的单一工件，把"图文件↔图号↔caption"绑定。逐图一项，含：figure_id(沿用 m09 规划卡的 F#/T# 编号，与 m07 模板 [图位 F1]/[表位 T1] 占位对齐) + source_card + 图片文件路径(矢量+位图) + 最终 caption + 放置章节 + target_journal/column + 导出/字号检查结果。m07 据此把占位替换为实图与图号，无需回查规划卡。 示例：

  - figure_id: F1
    source_card: databases/db07-figures/resources_real.md::模型框架图(architecture)
    files:
      vector: figs/framework.pdf
      bitmap: figs/framework.png
    caption: "图1. 方法整体框架：左输入经解耦表征模块……"
    section: 方法-框架
    target_journal: nature
    column: single
    checks:
      figure_size: pass
      scaled_fonts: pass
  

衔接

受 m09 驱动；交 m12 排版插入；风格一致性由 a07 跨图维护。 专利附图：受 m15(light-ip-application) 委托绘制时，按 references「专利附图规范」节执行——黑白矢量线条、图号编排、附图标记线不交叉、流程图/框图术语与权利要求一致，不套论文数据图配色。

各工具真实 API/参数/导出命令/已知坑的逐条笔记见 references.md。