第三讲MATLAB图形功能

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1、单击此处编辑母版标题样式,,单击此处编辑母版文本样式,,第二级,,第三级,,第四级,,第五级,,,*,MATLAB,程序设计基础,,MATLAB,的图形处理,,,二维图形,,基本绘图命令,,plot(Y,),,,Y,为实向量，则以,Y,的索引坐标作为横坐标，,Y,作为纵坐标来绘制图形。,,例：,,,>>y=rand(100,1);,,>>,plot(y,),,,,如果,Y,为复数向量，则以向量的实部作为横坐标，虚部作为纵坐标，来绘制图形。,,例：,,>>x=rand(100,1);,,>>z=,x+y,.*i;,,>>,plot(z,),,,plot(X,Y,),,,第一个变量作为横坐标，第二

2、个变量作为纵坐标。,,例：,,,>>x=0:0.01*,pi:pi,;,,>>y=,sin(x,).*,cos(x,);,,>>,plot(x,y,),,注：两个向量必须维数相同且同为行向量或列向量。,,,当,X,和,Y,为同阶矩阵时，按照矩阵的行或列操作，可以在同一幅图中绘出所有曲线。,,例：,,,>>,x=0:0.01*pi:pi;,,,>>,y=[sin(x'),cos(x')];,,,>>,plot([x',x'],y);,,,,,plot(X,Y,s,),,s,参数：,,,-,实线,.,点 * 星号,^,上三角,,： 点线,o,圆,s,方形,<,左三角,,,-.,点划线,x x

3、,符号,d,菱形,>,右三角,,,--,虚线,+ +,号,v,下三角,p,正五边形,,,y,黄色,m,紫红色,c,蓝绿色,r,红色,,,g,绿色,b,蓝色,w,白色,k,黑色,,,,上述参数的不同组合可以为图形设置不同的线形、颜色和标识，调用时以单引号来引用，各选项直接相连，不需要分隔符。,,,例：,,>>,x=0:0.1*pi:pi;,,>>,y=sin(x);,,>>,z=cos(x);,,>>,plot(x,y,'--k',x,z,'-.rd'),,特殊二维图形函数,,特殊坐标系的二维函数,,对数坐标,,,semilogx,、,semilogy,、,loglog,格式与,plot,类似

4、。,,例：,,,>>,x=1:0.1*pi:2*pi;,,,>>,y=,sin(x,);,,,>>,semilogx(x,y,,'-*'),,,,极坐标系,,,polar(theta,rho,),,,polar(theta,rho,s,),,其中，,theta,为角向量，,rho,为幅向量，,s,为图形属性选项。,,例：,,>>x=1:0.01*pi:4*pi;,,>>y=sin(x/2)+x;,,>>,polar(x,y,,'-'),,,双,y,轴坐标系,,,plotyy(X1,Y1,X2,Y2),,plotyy(X1,Y1,X2,Y2,fun),,plotyy(X1,Y1,X2,Y2,fu

5、n1,fun2),,其中，,fun,、,fun1,、,fun2,可以为,plot,、,semilogx,、,semilogy,、,loglog,等。,,例：,,>>,x=1:0.1*pi:2*pi;,,>>,y=,sin(x,);,,>>,z=,exp(x,);,,>>,plotyy(x,y,x,z,'plot','semilogy,'),,,二维特殊函数图,,,area,填充绘图,fplot,,函数图绘制,,,bar,条形图,hist,,直方图,,,barh,,水平条形图,pareto,,Pareto,图,,,comet,彗星图,pie,饼状图,,,errorbar,,误差带图,plotma

6、trix,,分散矩阵图,,,ezplot,,简单绘制函数图,ribbon,三位图的二维条状显示,,,ezpolar,,简单绘制极坐标图,scatter,散射图,,,feather,矢量图,stem,离散序列饼状图,,,fill,多边形填充,stairs,阶梯图,,,例：绘制条形图,,?x=1:10;,,?y=rand(10,1);,,?,bar(x,y,);,,例：绘制矢量图,,?x=0:0.1*pi:2*pi;,,?y=x.*,sin(x,);,,?,feather(x,y,),,,,例：函数图形绘制,,?lim=[0,2*pi,-1,1];,,?fplot('[sin(x),cos(x)]

7、',lim),,,,例：绘制饼图,,?x=[2 4 6 8];,,?,pie(x,),,,绘制等高线图,,,contour(Z,N,/V),,,contour(X,Y,Z,N,/V),,N,为所绘等高线的条数，,V,为输入向量，等高线的值为对应向量的元素值。,,例：,,?a=,rosser,;,,?v=[-1000,-500,-100,0,100,500,1000];,,?,contour(a,v,),,?,contourf(a,v,),,,三维图形,,基本绘图命令,,,plot3,函数,,,plot3(x,y,z),x,y,z,为相同维数的向量，绘出这些向量表示的点的曲线。,,,plot3(

8、X,Y,Z) X,Y,Z,为相同阶数的矩阵，绘出矩阵列向量的曲线。,,,plot3(X,Y,Z,s) s,为定义线型的字符串。,,,plot3(x1,y1,z1,s1,x2,y2,s2,…),,,例：绘三维螺旋线,,,?x=0:pi/50:10*pi;,,?y=,sin(x,);,,?z=,cos(x,);,,?plot3(x,y,z);,,,网图函数,,,[X,Y]=,meshgrid(x,y,),,x,y,为给定向量，用来定义网格的划分区域和划分方法。矩阵,X,和,Y,为网格划分后的数据矩阵。,,例：,,,?[x,y]=meshgrid(-3:0.1:3,-2:0.1:2);,,?z=(x

9、.^2-2*x).*exp(-x.^2-y.^2-x.*y);,,?plot3(x,y,z),,,,mesh(X,Y,Z,),,绘制彩色网格面图形,,,mesh(x,y,Z,),,x,y,为两个向量，要求,,[,length(y),length(x,)]=,size(Z,),,,mesh(Z,),[,m,n,]=,size(Z,),,则使用,x=1:n,及,y=1:m,,例：,,?x=-8:0.5:8;y=x';,,?a=,ones(size(y,))*x;,,?b=y*,ones(size(x,));,,?c=sqrt(a.^2+b.^2)+eps;,,?z=,sin(c)./c,;,,?,

10、mesh(z,),,,,meshc,与,mesh,调用方式相同，且能绘制相应的等高线。,,例：,,?[x,y]=meshgrid([-4:0.5:4]);,,?z=sqrt(x.^2+y.^2);,,?meshc(z),,,,meshz,与,mesh,调用方式相同，增加了边界面屏蔽。,,例：,,?[x,y]=meshgrid([-4:0.5:4]);,,?z=sqrt(x.^2+y.^2);,,?meshz(x,y,z),,,着色函数,,,surf(X,Y,Z,),绘制着色的三维表面图，参数设置与,mesh,相同。,,例：,,?[,x,y,]=meshgrid([-4:0.5:4]);,,?z

11、=sqrt(x.^2+y.^2);,,?,surf(x,y,z,),,,三维等高线,,例：,,?,waterfall(z,),,?[,x,y,]=meshgrid([-4:0.5:4]);,,?contour3(peaks(x,y),25);,,,特殊三维图形函数,,,bar3,三维条形图,surfc,,着色与等高线结合,,,comet3,三维彗星轨迹图,trisurf,,三角形表面图,,,ezgraph3,函数控制绘制三位图,trimesh,,三角形网格图,,,pie3,三维饼状图,waterfall,瀑布图,,,scatter3,三维散射图,cylinder,柱面图,,,stem3,三维离

12、散数据图,sphere,球面图,,,绘三维饼图,,例：,,?x=[2 4 6 8];,,?pie3(x,[0,0,1,0]),,,,柱面图,:,,[X,Y,Z]=,cylinder(R,N,),,R,为母线向量，,N,为旋转圆周上分割线的条数。,,,例：,?x=0:pi/20:pi*3;,,?r=5+cos(x);,,?[a,b,c]=cylinder(r,30);,,?mesh(a,b,c),,,图形处理常用技术,,图形控制,,坐标轴控制函数,,,axis(V,),,V,为坐标轴范围数组：,,二维图形：,V=[XMIN,XMAX,YMIN,YMAX],,,三维图形：,V=[XMIN,XMAX

13、,YMIN,YMAX,ZMIN,ZMAX],,,,,axis ‘,控制字符串‘,,,auto,自动模式,,,axis,当前坐标设置固定,,,equal,控制各坐标轴的分度使其相等,,,square,使绘图区为正方形,,,normal,解除对坐标轴的任何限制,,,…,,,坐标轴缩放函数,,,zoom ’,控制字符串‘,实现对二维图的缩放,,,on,允许对图形缩放,,,off,禁止对图形缩放,,,(factor),以,factor,为缩放因子进行坐标轴缩放,,,out,恢复所进行的一切缩放,,,xon,,只允许对,x,轴进行缩放,,,yon,只允许对,y,轴进行缩放,,,,,平面坐标网格函数,,,

14、grid on/off,,显示和取消网格,,坐标轴封闭函数,,,box on/off,,四周显示坐标轴和常规坐标轴,,,图形的标注,,坐标轴标注,,,title,xlabel,,ylabel,(‘,标注’,,’,属性,1’,,属性值,1,…),,例：,,?x=0:0.1*pi:2*pi;,,?y=,sin(x,);,,?,plot(x,y,),,?xlabel('x(0~2\pi)','FontWeight','bold');,,?,ylabel('y,=,sin(x)','FontWeight','bold,');,,?title(',正弦函数,','Fontsize',12,'fontwe

15、ight','bold','fontname',',黑体,'),,,特殊符号的输入,,转义符号,\,,\alpha \Gamma,,\beta \Delta,,\gamma \Theta,,\delta \Lambda,,\epsilon \Xi,,\zeta \Pi,,\,eta,\omega,,\theta …,,,,,,标注的显示控制,,,\bf,黑体,,,\it,斜体,,,\,rm,,标准形式,,,\,fontname{fontname,},字体名,,,\,fontsize(fontsize,),字体大小,,特殊符号如,”,\”,、,”,{“,、,”,^“,等，用”,\”

16、,来引导。,,,上标和下标,,调用符为,”,_”,和,”,^”,,相应的内容置于,{ },内。,,例：,,?x=-10:0.1:10;,,?y=exp(-x.^2/2);,,?title('\bf y=e^{-x^{2}/2}'),,,文本标注,,,text(x,y,,’,标注文本及控制字符串’,),,(,x,y,),为给定标注文本在途中添加的位置。,,例：,,?x=1:0.1*pi:2*pi;,,?y=sin(x);,,?plot(x,y);,,?text(3*pi/4,sin(3*pi/4),'\leftarrow sin(3\pi/4)=-7.707'),,,复杂文本标注,,例：,,?x

17、=1:0.1*pi:2*pi;,,?y=,sin(x,);,,?,plot(x,y,);,,?text(3*pi/4,sin(3*pi/4),['\leftarrow sin(3\pi/4)=',num2str(sin(3*pi/4))],'fontsize',12),,?text(5*pi/4,sin(5*pi/4),['sin(5\pi/4)=',num2str(sin(5*pi/4)),'\rightarrow'],...,,'horizontalalignment','right','fontsize',12),,,交互式文本标注,,,gtext(s,),,,执行时，图形中出现“十”字

18、型交叉线供用户选择标注位置。,S,为标注内容的字符串，标注内容为多行时，,s,为一单元型字符数组。,,,,图例标注,,,legend(‘,标注,1’,，‘标注,2’,，,…),,,标注,1,、标注,2,等分别对应绘图过程中绘制的先后顺序的曲线。,,例：,,?x=1:0.1*pi:2*pi;,,?y=sin(x);,,?z=cos(x);,,?plot(x,y,x,z),,?legend('sin(x)','cos(x)'),,,,legend(‘,标注’,,…,’,定位代号’,),,,定位代号：,,,0,自动定位,,,1,右上角,,,2,左上角,,,3,左下角,,,4,右下角,,－,1,右外侧

19、,,图形的保持和子图,,图形的保持,,,hold on,,启动图形保持功能，此后所有的图形都添加到当前的图形窗口中，系统会自动调整坐标。,,,hold off,,关闭图形保持功能。,,例：,,?x=0:0.1*pi:2*pi;,,?y=,sin(x,);,,?z=,cos(x,);,,?,plot(x,y,,'-*'),,?hold on,,?,plot(x,z,'-o,'),,?,plot(x,y+z,'-h,'),,?legend('sin(x)','cos(x)','sin(x)+cos(x)',0),,?hold off,,,子图,,,subplot(m,n,p,),将一个图形窗口分隔

20、成,m×n,格区域，参数,p,指定子绘图区域。,,例：,,?x=0:0.1*pi:2*pi;,,?subplot(2,2,1);,,?,plot(x,sin(x,),'-*'),,?,title('sin(x,)'),,?subplot(2,2,2);,,?,plot(x,cos(x),'-o,'),,?,title('cos(x,)'),,?subplot(2,2,3);,,?,plot(x,sin(x,).*,cos(x),'-x,'),,?,title('sin(x,)*,cos(x,)'),,?subplot(2,2,4);,,?,plot(x,sin(x)+cos(x),'-h,')

21、,,?,title('sin(x)+cos(x,)'),,图形处理的高级技术,,颜色,,采用,RGB,色系，由矩阵,[R,G,B],来表示颜色的映像。,R,G,B,颜色,0,0,0,黑色,1,1,1,白色,1,0,0,红色,0,1,0,绿色,0,0,1,蓝色,1,1,0,黄色,1,0,1,洋红,0,1,1,青色,2/3,0,1,天蓝,1,1/2,0,橘黄,0.5,0,0,深红,0.5,0.5,0.5,灰色,,,常用的颜色映像,（默认状态为,64×3,颜色矩阵）,颜色映像,相应颜色系,颜色映像,相应颜色系,autumn,红黄色系,,hsv,红色调饱和色系,,bone,蓝色灰系,,jet,蓝色调饱

22、和色系,,colorcube,增强颜色系,,lines,线性色系,,cool,青和洋红色系,,pink,柔和色系,,copper,铜色系,,prism,棱镜色系,,flag,红白蓝黑交替色系,,spring,洋红、黄色系,,gray,线性灰色色系,,summer,绿黄色系,,hot,黑红黄白色系,,winter,蓝绿色系,,vga,Windows16,位色系,,,,,着色过程,,生成颜色映像,,,colormap(c,),c,为颜色映像矩阵，,3,列，行数不限,,图形应用函数,,如,pcolor,、,colorbar,等,,着色方式,,,shading ‘c’,,c,为控制字符串，分别为,fa

23、ceted,、,interp,和,flat,。其中,faceted,以平面作为着色单位，为默认形式；,interp,以插值形式为图形像点着色；,flat,以平滑形式着色。,,,,pcolor(c,),,,以当前的颜色映像为矩阵,c,进行着色。,,例：,,?colormap(hot(80)),,?pcolor(rand(6,8));,,?shading,interp,,,,rgbplot(c,),,,将矩阵的三列值分别以红、绿、蓝绘出。,,,,colorbar(‘vert,’),,%,垂直显示颜色标尺,,,colorbar(‘horiz,’),,%,水平显示颜色标尺,,例：,,?[,x,y,z,

24、]=peaks;,,?,mesh(x,y,z,);,,?colormap(hot(80));,,?,colorbar,,,,brighten(beta,),,beta,大于零时，增加当前的色彩强度；相反，当,beta,小于零时，削弱当前的颜色强度。,,,,,caxis([cmin,cmax,]),,[,cmin,cmax,]=,caxis,,,函数自动控制图形中色彩和数值的对应关系。,,,colordef,,,,colordef,none,％将图形背景与窗口背景设为相同,,,colordef,black,％将图形背景设为黑色,,,colordef,white,％将图形背景设为白色,,,视觉与光

25、照,,视觉控制,,view(az,el,),,az,为方位角，即,xy,平面旋转的角度，顺时针方向旋转的角度为正；,el,为仰角，即从,xy,平面向,z,轴旋转的角度，朝向,z,轴的旋转（仰视）为正角度；单位均为度，而非弧度。,,view(2),,二维图形中视角的默认值,(0,90),,view(3),,三维图形中视角的默认值,(-37.5,30),,[,az,el,]=view,,返回当前图形的视角。,,,例,: Z,轴正方向俯视图,,?,contourf(a,v,),,?[,x,y,z,]=peaks;,,?colormap(hsv(100)),,?,mesh(x,y,z,),,?view

26、(0,90),,,,viewmtx,,给出指定视角的正交转换矩阵。,,,?a=viewmtx(0,90),,,a =,,,1.0000 0 0 0,,0 1.0000 0.0000 0,,0 -0.0000 1.0000 0,,0 0 0 1.0000,,,,,rotate3d,,触发图形窗口的,Rotate3d,选项，使用户可以方便的以鼠标来控制视角的变化。,,,光照控制,,,light(,属性,1,,属性值,1,,属性,2,,属性值,2,…),,,属性

27、包括,Color, Style, Position,和,Visible,等。,,例：,,?[,x,y,z,]=peaks;,,?,mesh(x,y,z,),,?light('position',[1,1,1]),,,,,,lighting ‘,光源模式’,,光源模式为,flat,、,gouraud,、,phong,以及,none,等；其中,flat,为平面模式，光照单元为图形网格；,gourand,为点模式，光照单元为象素点；,phong,为以象素为光照基本单元，且计算各点的反射比；,none,为关闭图形光源功能。,,,,material ‘,表面控制模式’,,模式有,shiny,、,dull

28、,、,metal,等，其中,shiny,使图形表面显示较为光亮的色彩模式，,dull,指表面显示较为阴暗的色彩模式，,metal,指表面呈现金属色泽模式。,,,,surfl(X,Y,Z,S,K,),,S,为光源控制变量具体形式为,[,Sx,Sy,Sz,],光源位置和,[,az,el,],视角；,K,为控制图形的表面形式，具体形式为,[,Ka,Kd,Ks,spread,],,其中，,Ka,表示背景光系数，,Kd,反映表面漫反射特性，,Ks,反映表面镜面反射特性，,spread,为镜面扩展因子。,,,例：,,?[,x,y,z,]=peaks;,,?surfl(x,y,z,[1,1,1,],[0.5

29、5,0.8,0.1,0.1]),,,光滑曲线,,例：,,?[,x,y,z,]=peaks;,,?,surf(x,y,z,),,?shading,interp,,,图像处理,,用户可以对外部图形进行操作，或将,MATLAB,图形转换成其他图形类型。,,,A=,imread(filename,fmt,),,filename,为图形文件名，,fmt,为图形类型，如果图形为灰度图像，则返回值,A,为两列矩阵；如果图形为彩色，则返回值为三列矩阵。,,,matlab,所识别的图形大致为,jpeg,、,tiff,、,bmp,、,png,、,hdf,、,pcx,和,xwd,。,,,,imwrite(A,fil

30、ename,fmt,),,,将图像矩阵写入外部文件，参数同,imread,。,,,imfinfo(filename,fmt,),,,返回一结构数组，反映图形详细的信息。,?,pictureinfo,=,imfinfo('s.jpg','jpg,'),,,pictureinfo,=,,,Filename: ',s.jpg,',,,FileModDate,: '15-Jan-2002 15:57:54',,,FileSize,: 14875,,Format: 'jpg',,,FormatVersion,: '',,Width: 320,,Height: 240,,,BitDepth,: 24,,,ColorType,: ',truecolor,',,,FormatSignature,: '',,,,image(c,),,,显示图形，,c,为图形数据矩阵。,,