MATLAB程序设计基础(图形处理)

1、MATLAB程序设计基础程序设计基础MATLAB的图形处理1实用精品课件PPT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)2实用精品课件PPT 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)3实用精品课件PPTplot(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

2、必须维数相同且同为行向量或列向量。00.511.522.533.5-0.5-0.4-0.3-0.2-0.100.10.20.30.40.54实用精品课件PPT 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);00.511.522.533.5-1-0.8-0.6-0.4-0.200.20.40.60.815实用精品课件PPTplot(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

3、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。6实用精品课件PPT例：?x=0:0.1*pi:pi;?y=sin(x);?z=cos(x);?plot(x,y,-k,x,z,-.rd)00.511.522.533.5-1-0.8-0.6-0.4-0.200.20.40.60.817实用精品课件PPT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,-*)100101-1-0.8-0.6-0.4-0.200.20.40.60.818实用精品课件PPT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 12.558430210602409027012030015033018009实用精品课件PPT双y轴坐标系 plotyy(X1,Y1,X2,Y2) plotyy(X1,Y1,X2,Y2,fun)

5、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)1234567-1011234567050010实用精品课件PPTl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plotmatrix 分散矩阵图 ezpl

6、ot 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11实用精品课件PPT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)1234567891000.10.20.30.40.50.60.70.80.91051015202530-5-4-3-2-101212实用精品课件PPTl例：函数图形绘制?lim=0,2*pi,-1,1;?

7、fplot(sin(x),cos(x),lim)0123456-1-0.8-0.6-0.4-0.200.20.40.60.8113实用精品课件PPTl例：绘制饼图?x=2 4 6 8;?pie(x)10%20%30%40%14实用精品课件PPTl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)12345678123456781234567812345

8、67815实用精品课件PPT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,)16实用精品课件PPT例：绘三维螺旋线?x=0:pi/50:10*pi;?y=sin(x);?z=cos(x);?plot3(x,y,z);02040-101-1-0.500.5117实用精品课件PPT网图函数 X,Y=meshgrid(x,y) x,

9、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)-505-202-101218实用精品课件PPT 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*one

10、s(size(x);?c=sqrt(a.2+b.2)+eps;?z=sin(c)./c;?mesh(z)19实用精品课件PPT 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)0102001020024620实用精品课件PPT 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)21实用精品课件PPT着色函数 surf(X,Y,Z) 绘制着色的三维表面图，参数设置与mesh

11、相同。例：?x,y=meshgrid(-4:0.5:4);?z=sqrt(x.2+y.2);?surf(x,y,z)-505-505024622实用精品课件PPT三维等高线例：?waterfall(z)?x,y=meshgrid(-4:0.5:4);?contour3(peaks(x,y),25);5101551015-1001023实用精品课件PPTl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 sc

12、atter3 三维散射图cylinder 柱面图 stem3 三维离散数据图sphere 球面图24实用精品课件PPT绘三维饼图例：?x=2 4 6 8;?pie3(x,0,0,1,0)40%30%10%20%25实用精品课件PPT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)26实用精品课件PPT图形处理常用技术图形处理常用技术l图形控制坐标轴控制函数 axis(V) V为坐标轴范围数组： 二维图形：V=XMIN,XMAX,

13、YMIN,YMAX 三维图形：V=XMIN,XMAX,YMIN,YMAX,ZMIN,ZMAX27实用精品课件PPT 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 28实用精品课件PPT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29实用精品课件PPT平面坐标网格函数 g

14、rid 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30实用精品课件PPT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,bold);l?title(正弦函数,Fontsize,12,fontweight,bold,fontname,黑体)31实用精品课件PPT特殊符号的输入 转义符号 a

15、lphaGamma betaDelta gammaTheta deltaLambda epsilonXi zetaPi etaomega theta 32实用精品课件PPT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。33实用精品课件PPT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)-10-8-6-4-2024681000.10.20.30.40.5

16、0.60.70.80.91 y=e-x2/234实用精品课件PPTl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)1234567-1-0.8-0.6-0.4-0.200.20.40.60.81 sin(3/4)=-7.70735实用精品课件PPT复杂文本标注例：?x=1:0.1*pi:2*pi;?y=sin(x);?plot(x,y);?text(3*pi/4,s

17、in(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)1234567-1-0.8-0.6-0.4-0.200.20.40.60.81 sin(3/4)=0.70711sin(5/4)=-0.7071136实用精品课件PPTl交互式文本标注 gtext(s) 执行时，图形中出现“十”字型交叉线供用户选择标注位置

18、。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。37实用精品课件PPTl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)1234567-1-0.500.51sin(x)cos(x)38实用精品课件PPT 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39实用精品课件PPT图形的保持和子图图形的保持和子图l图形的保

19、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 onplot(x,z,-o)plot(x,y+z,-h)legend(sin(x),cos(x),sin(x)+cos(x),0)hold off01234567-1.5-1-0.500.511.5sin(x)cos(x)sin(x)+cos(x)40实用精品课件PPTl子图 subplot(m,n,p) 将一个图形窗口分隔成mn格区域，参数p指定子绘图区

20、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) 02468-1-0.500.51sin(x)02468-1-0.500.51cos(x)02468-0.500.5sin(

21、x)*cos(x)02468-2-1012sin(x)+cos(x)41实用精品课件PPT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42实用精品课件PPT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 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 pi

22、nk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43实用精品课件PPTl着色过程1.生成颜色映像 colormap(c) c为颜色映像矩阵，3列，行数不限2.图形应用函数 如pcolor、colorbar等3.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。44实用精品

23、课件PPTl 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 interp45实用精品课件PPTl rgbplot(c) 将矩阵的三列值分别以红、绿、蓝绘出。02040608000.20.40.60.8146实用精品课件PPTl 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);?colorbar47实用精品课件PPTl brighten(beta) be

24、ta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。48实用精品课件PPTl 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49实用精品课件PPT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轴的旋转（仰视）为正角度；单位均为度，而

25、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。50实用精品课件PPT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)51实用精品课件PPT 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 1.000052实用精品课件PPT rot

26、ate3d 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。53实用精品课件PPTl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) 54实用精品课件PPT 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。55实用精品课件PPT material 表面控制模式 模式有shiny、dull、metal等，其中shiny使图形表面显示较为光亮的色彩模式，du