MATLAB图形功能

1、MATLAB程序设计基础程序设计基础 MATLAB的图形处理 二维图形二维图形 l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 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

2、或列向 量。 00.511.522.533.5 -0.5 -0.4 -0.3 -0.2 -0.1 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 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); 00.511.522.533.5 -1 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 plot(X,Y,s) s参数： - 实线. 点* 星号 上三角 ： 点线o 圆s 方形 右三角 - 虚线 + +号v 下三角p 正五边形 y 黄色m

3、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) 00.511.522.533.5 -1 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 特殊二维图形函数特殊二维图形函数 l特殊坐标系的二维函数 对数坐标 semilogx、semilogy、 loglog格式与plot类似。 例： ?x=1:0.1*pi:2*pi;

4、 ?y=sin(x); ?semilogx(x,y,-*) 10 0 10 1 -1 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 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,-) 6.2792 12.5584 30 210 60 240 90 270 120 300 150 330 1800 双y轴坐标系 plotyy(X1,Y1,X2,Y2) plotyy(X

5、1,Y1,X2,Y2,fun) plotyy(X1,Y1,X2,Y2,fun1,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) 1234567 -1 0 1 1234567 0 500 l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p

6、lotmatrix 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) 12345678910 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 051015202530 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2

7、 l例：函数图形绘制 ?lim=0,2*pi,-1,1; ?fplot(sin(x),cos(x),lim) 0123456 -1 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 l例：绘制饼图 ?x=2 4 6 8; ?pie(x) 10% 20% 30% 40% l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) ?contour

8、f(a,v) 12345678 1 2 3 4 5 6 7 8 12345678 1 2 3 4 5 6 7 8 三维图形三维图形 l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(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); 0 20 40 -1 0 1

9、-1 -0.5 0 0.5 1 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.2-2*x).*exp(-x.2-y.2-x.*y); ?plot3(x,y,z) -5 0 5 -2 0 2 -1 0 1 2 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

10、=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; ?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) 0 10 20 0 10 20 0 2 4 6 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

11、(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=sqrt(x.2+y.2); ?surf(x,y,z) -5 0 5 -5 0 5 0 2 4 6 三维等高线 例： ?waterfall(z) ?x,y=meshgrid(-4:0.5:4); ?contour3(peaks(x,y),25); 5 10 15 5 10 15 -10 0 10 l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 ezgra

12、ph3 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) 40% 30% 10% 20% 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处理常用技术 l图形控制 坐标轴控

13、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,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

14、坐标网格函数 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 图形的标注图形的标注 l坐标轴标注 title xlabel ylabel(标注,属性1, 属性值1,) 例： l?x=0:0.1*pi:2*pi; l?y=sin(x); l?plot(x,y) l?xlabel(x(02pi),FontWeight, bold); l?ylabel(y=sin(x),FontWeight,b old); l?title(正弦函数 ,Fontsize,12,fontweight,bold, fontname,黑体) 特殊符号的输入 转义符号

15、 alphaGamma betaDelta gammaTheta deltaLambda epsilonXi zetaPi etaomega theta 标注的显示控制 bf 黑体 it 斜体 rm 标准形式 fontnamefontname 字体名 fontsize(fontsize) 字体大小 特殊符号如”、”“、”“等，用”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-x2/2) -10-8-6-4-20246810 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.

16、7 0.8 0.9 1 y=e-x 2/2 l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(3pi/4)=-7.707) 1234567 -1 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 sin(3/4)=-7.707 复杂文本标注 例： ?x=1:0.1*pi:2*pi; ?y=sin(x); ?plot(x,y); ?text(3*pi/

17、4,sin(3*pi/4),leftarrow sin(3pi/4)=,num2str(sin(3*pi/4),fontsize,12) ?text(5*pi/4,sin(5*pi/4),sin(5pi/4)=,num2str(sin(5*pi/4),rightarrow,. horizontalalignment,right,fontsize,12) 1234567 -1 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 sin(3/4)=0.70711 sin(5/4)=-0.70711 l交互式文本标注 gtext(s) 执行时，图形中出现“十”字型交叉线供

18、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。 l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) 1234567 -1 -0.5 0 0.5 1 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 图形的保持和子图图形的保持和子图 l图形的保持 h

19、old 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 01234567 -1.5 -1 -0.5 0 0.5 1 1.5 sin(x) cos(x) sin(x)+cos(x) l子图 subplot(m,n,p) 将一个图形

20、窗口 分隔成mn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) ?title(sin(x)+cos(x) 02468 -1 -0.5 0 0.5 1 sin

21、(x) 02468 -1 -0.5 0 0.5 1 cos(x) 02468 -0.5 0 0.5 sin(x)*cos(x) 02468 -2 -1 0 1 2 sin(x)+cos(x) 图形处理的高级技术图形处理的高级技术 l颜色 采用RGB色系，由矩阵 R,G,B来表示颜色的映 像。 RGB颜色 000黑色 111白色 100红色 010绿色 001蓝色 110黄色 101洋红 011青色 2/301天蓝 11/20橘黄 0.500深红 0.50.50.5灰色 常用的颜色映像（默认状态为643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

22、bone蓝色灰系 jet蓝色调饱和色系 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 vgaWindows16位色系 l着色过程 l生成颜色映像 l colormap(c) c为颜色映像矩阵，3列，行数不限 l图形应用函数 如pcolor、colorbar等 l着色方式 shading c c为控制字符串，分别为faceted、interp和flat。其中 faceted以平

23、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。 l 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 l rgbplot(c) 将矩阵的三列值分别以 红、绿、蓝绘出。 020406080 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 l colorbar(vert) %垂直显示颜色标尺 l colorbar(horiz) %水平显示颜色标尺 例： ?x,y,z=peaks; ?mesh(x,y,z); ?colormap(hot(80)

24、; ?colorbar l 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。 l caxis(cmin,cmax) l cmin,cmax=caxis 函数自动控制图形中色彩和数值的对应关系。 l colordef color none 将图形背景与窗口背景设为相同 color black 将图形背景设为黑色 color white 将图形背景设为白色 视觉与光照视觉与光照 l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

25、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(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 rotate

26、3d 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。 l光照控制 light(属性1,属性值1,属性 2,属性值2,) 属性包括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。