Matlab数据可视化

1、12l 熟悉并掌握简单二维图形显示与绘图函数。熟悉并掌握简单二维图形显示与绘图函数。l 熟悉图形显示的特征控制语句，包括颜色控制，线型控制，熟悉图形显示的特征控制语句，包括颜色控制，线型控制，线条粗细控制，坐标控制等。了解其他二维图形显示函数。线条粗细控制，坐标控制等。了解其他二维图形显示函数。l 掌握三维图形显示函数和图形显示的视角控制。掌握三维图形显示函数和图形显示的视角控制。l 重点：基本二维图形，坐标轴属性控制。重点：基本二维图形，坐标轴属性控制。l 难点：三维图形，图形属性控制。难点：三维图形，图形属性控制。3图形窗口建立图形窗口建立在在Matlab命令窗口输入如下命令命令窗口输入如

2、下命令: figure 或或 figure(n) % n是整数是整数建立图形窗口。建立图形窗口。4允许对图形进行编辑在图形窗口中添加文本在图形窗口中添加箭头在图形窗口中添加直线对图形进行放大操作对图形进行缩小操作对图形进行旋转操作57.1 二维图形二维图形 基本函数基本函数 基本二维图形基本二维图形(plot函数函数使用使用) 特殊坐标二维图形特殊坐标二维图形 对数坐标函数对数坐标函数semilogx、semilogy、loglog 极坐标函数极坐标函数polar 双双y轴函数轴函数plotyy 图形处理图形处理 图形标注图形标注* 坐标控制坐标控制 图形窗口的分割图形窗口的分割*6基本函数函

3、数功能plot绘制二维图形，x轴和y轴为线性坐标semilogx绘制二维图形，x轴为对数坐标，y轴为线性坐标semilogy绘制二维图形，x轴为线性坐标，y轴为对数坐标loglog绘制二维图形，x轴和y轴均为对数坐标plotyy绘制二维图形，在图形的左右各有一个y轴polar绘制极坐标图grid在图形窗口添加网格(grid on)或去掉网格(grid off)zoom对图形进行放大缩小操作(zoom on 容许 或zoom off 不容许)ginput用鼠标获取图形中点的位置7plot函数函数plot -最基本的二维图形指令最基本的二维图形指令plot的功能：的功能：l plot命令自动打开一

4、个图形窗口命令自动打开一个图形窗口Figure。l 用直线连接相邻两数据点来绘制图形。用直线连接相邻两数据点来绘制图形。l 根据图形坐标大小自动缩扩坐标轴，将数据标尺及单位标根据图形坐标大小自动缩扩坐标轴，将数据标尺及单位标注自动加到两个坐标轴上，可自定坐标轴。注自动加到两个坐标轴上，可自定坐标轴。8l 如果已经存在一个图形窗口，如果已经存在一个图形窗口，plot命令则清除当前图形，绘制命令则清除当前图形，绘制新图形。新图形。l 可单窗口单曲线绘图；可单窗口多曲线绘图；可单窗口多曲线可单窗口单曲线绘图；可单窗口多曲线绘图；可单窗口多曲线分图绘图；可多窗口绘图。分图绘图；可多窗口绘图。l 可任意

5、设定曲线颜色和线型。可任意设定曲线颜色和线型。l 可给图形加坐标网线和图形加注功能。可给图形加坐标网线和图形加注功能。9plot的调用格式的调用格式l plot(x) -缺省自变量绘图格式，缺省自变量绘图格式，x为向量为向量, 以以x元素值为纵坐元素值为纵坐标，以相应元素下标为横坐标绘图。标，以相应元素下标为横坐标绘图。l plot(x,y) -基本格式，以基本格式，以y(x)的函数关系作出直角坐标图，的函数关系作出直角坐标图，如果如果y为为n m的矩阵，则以的矩阵，则以x 为自变量，作出为自变量，作出m条曲线。条曲线。l plot(x1,y1,x2,y2) -多条曲线绘图格式多条曲线绘图格式

6、 。l plot(x,y,s)-开关格式，开关量字符串开关格式，开关量字符串s设定曲线颜色和绘图设定曲线颜色和绘图方式，使用颜色字符串的前方式，使用颜色字符串的前13个字母，如个字母，如yellowyel、ye、y表示等。表示等。 或或plot(x1,y1,s1,x2,y2,s2，)。10S的标准设定值如下：的标准设定值如下： 字母字母 颜色颜色 标点标点 线型线型 y 黄色黄色 点线点线 m 粉红粉红 o 圈线圈线 c 亮蓝亮蓝 线线 r 大红大红 字线字线 g 绿色绿色 实线实线 b 蓝色蓝色 星形线星形线 w 白色白色 ： 虚线虚线 k 黑色黑色 (-) 点划线点划线11例子例子程序如下

7、：程序如下： x=(0:pi/100:2*pi); y1=2*exp(-0.5*x)*1,-1; y2=2*exp(-0.5*x).*sin(2*pi*x); x1=(0:12)/2; y3=2*exp(-0.5*x1).*sin(2*pi*x1); plot(x,y1,g:,x,y2,b-,x1,y3,rp);用不同线型和颜色在同一坐标内绘制曲线用不同线型和颜色在同一坐标内绘制曲线y=2e-0.5xsin(2 x)及其及其包络线。包络线。1201234567-2-1.5-1-0.500.511.5213特殊坐标二维图形特殊坐标二维图形1. 对数坐标图形对数坐标图形Matlab提供了绘制对数和

8、半对数坐标曲线的函数，调用提供了绘制对数和半对数坐标曲线的函数，调用格式为：格式为： semilogx(x1,y1,选项选项1,x2,y2,选项选项2,) semilogy(x1,y1,选项选项1,x2,y2,选项选项2,) loglog(x1,y1,选项选项1,x2,y2,选项选项2,)1410-110010110210010101020103010401050例：作函数 的图像x=logspace(-1,2);loglog(x,exp(x),-s)grid on xe152极坐标图极坐标图 polar函数用来绘制极坐标图，其调用格式为：函数用来绘制极坐标图，其调用格式为： polar(th

9、eta,rho,选项选项)其中其中theta为极坐标极角，为极坐标极角，rho为极坐标矢径，选项的内容与为极坐标矢径，选项的内容与plot函数相似。函数相似。绘制绘制r=sin(t)cos(t)的极坐标图，并标记数据点。的极坐标图，并标记数据点。程序如下：程序如下：t=0:pi/50:2*pi;r=sin(t).*cos(t);polar(t,r,-*);16 0.1 0.2 0.3 0.4 0.53021060240902701203001503301800173.双纵坐标图形双纵坐标图形在在Matlab中，如果需要绘制出具有不同纵坐标的两个图形，中，如果需要绘制出具有不同纵坐标的两个图形，

10、可以使用可以使用plotyy绘图函数。绘图函数。调用格式为：调用格式为： plotyy(x1,y1,x2,y2,fun1,fun2)其中其中x1,y1对应一条曲线，对应一条曲线，x2,y2对应另一条曲线。横坐标的标对应另一条曲线。横坐标的标度相同，纵坐标有两个，左纵坐标用于度相同，纵坐标有两个，左纵坐标用于x1,y1数据对，右纵坐数据对，右纵坐标用于标用于x2,y2数据对。数据对。1800.511.522.533.544.5510010110210300.511.522.533.544.55050100150 x=0:0.01:5;y=exp(x);plotyy(x,y,x,y,semilog

11、y,plot)19图形处理图形处理1.图形标注图形标注 将标题、坐标轴标记、网格线及文字注释加注到图形上，将标题、坐标轴标记、网格线及文字注释加注到图形上，这些函数为：这些函数为：title(图形名称图形名称)xlabel(x轴说明轴说明)ylabel(y轴说明轴说明)text(x,y,图形说明图形说明)gtext(图形说明图形说明)-用鼠标设置用鼠标设置legend(图例图例1,图例图例2,)20 x=(0:pi/100:2*pi);y1=2*exp(-0.5*x)*1,-1;y2=2*exp(-0.5*x).*sin(2*pi*x);x1=(0:12)/2;y3=2*exp(-0.5*x1

12、).*sin(2*pi*x1);plot(x,y1,g:, x,y2,b-, x1,y3,rp);title(曲线及其包络线);xlabel(变量X);ylabel(变量Y);text(3.2,0.5,包络线);legend(包络线,包络线,曲线Y,离散数据点);2122补补 充充函数中的说明文字，除使用标准的函数中的说明文字，除使用标准的ASCII字符外，还可字符外，还可使用使用LaTeX格式的控制字符，这样就可以在图形上添加希腊格式的控制字符，这样就可以在图形上添加希腊字母、数学符号及公式等内容。例如，字母、数学符号及公式等内容。例如，text(0.3,0.5,sin(omegat+bet

13、a)将得到标注效果将得到标注效果sin(t+)。23 xlabel(0 leq itt rm leq pi,FontSize,16)lpi表示希腊字母表示希腊字母 lleg表示表示 lit表示后面的字为斜体字表示后面的字为斜体字lrm表示后面的字恢复正体字。表示后面的字恢复正体字。text(pi,sin(pi),leftarrowsin(t)=0,FontSize,16)lleftarrow表示加一个左箭头。表示加一个左箭头。lrightarrow表示加一个右箭头。表示加一个右箭头。24特征字符串中的希腊字母特征字符串中的希腊字母25特征字符串中的其他字符特征字符串中的其他字符262坐标控制坐

14、标控制axis函数的调用格式为：函数的调用格式为： axis(xmin xmax ymin ymax zmin zmax) axis函数功能丰富，常用的格式还有：函数功能丰富，常用的格式还有： axis equal：纵、横坐标轴采用等长刻度。纵、横坐标轴采用等长刻度。 axis square：产生正方形坐标系产生正方形坐标系(缺省为矩形缺省为矩形)。 axis auto：使用缺省设置。使用缺省设置。 axis off：取消坐标轴。取消坐标轴。 axis on：显示坐标轴。显示坐标轴。273网格线和边框网格线和边框l 给坐标加网格线用给坐标加网格线用grid命令来控制。命令来控制。grid on

15、/off命令控制命令控制是画还是不画网格线，不带参数的是画还是不画网格线，不带参数的grid命令在两种状态之命令在两种状态之间进行切换。间进行切换。l 给坐标加边框用给坐标加边框用box命令来控制。命令来控制。box on/off命令控制是加命令控制是加还是不加边框线，不带参数的还是不加边框线，不带参数的box命令在两种状态之间进命令在两种状态之间进行切换。行切换。283图形窗口分割图形窗口分割subplot - 子图分割函数子图分割函数*调用格式：调用格式： subplot(m,n,p)-将图形窗口分为将图形窗口分为m行行n列，列，p为编号，为编号，按从左至右，从上至下排列按从左至右，从上至

16、下排列分割例子书分割例子书195页页*29绘图的一般步骤绘图的一般步骤 步步 骤骤典典 型型 代代 码码1. 准备绘图数据准备绘图数据x = 0:0.2:12;y1 = bessel(1,x);2. 选择一个窗口并在窗口中给选择一个窗口并在窗口中给图形定位图形定位figure(1) ，subplot(2,2,1) 3. 调用基本的绘图函数调用基本的绘图函数h = plot(x,y1,x,y2,x,y3);4. 选择线型和标记特性选择线型和标记特性set(h,LineWidth,2,LineStyle,-;:;-.)5. 设置坐标轴的极限值、标记设置坐标轴的极限值、标记符号和网格线符号和网格线a

17、xis(0 12 -0.5 1)6. 使用坐标轴标签、图例和文使用坐标轴标签、图例和文本对图形进行注释本对图形进行注释x l a b e l ( T i m e ) ylabel(Amplitude)7. 输出图形输出图形print -depsc -tiff -r200 myplot30保存图像保存图像317.2 三维图形三维图形 基本函数基本函数 三维线条图三维线条图 三维网格图三维网格图 三维表面图三维表面图32基本函数基本函数函数函数功能功能plot3建立三维线条图建立三维线条图mesh*建立网格图建立网格图meshc建立具有基本等高线的网格图建立具有基本等高线的网格图meshz建立具有

18、基准平面的网格图建立具有基准平面的网格图surf建立表面图建立表面图surfc建立带有基本等高线的表面图建立带有基本等高线的表面图surfl建立带有指定方向照明的表面图建立带有指定方向照明的表面图surface建立表面图对象的低级函数建立表面图对象的低级函数fill3填充三维多边形填充三维多边形33三维曲线图三维曲线图plot3函数函数与与plot函数用法十分相似，其调用格式为：函数用法十分相似，其调用格式为：plot3(x1,y1,z1,选项选项1,x2,y2,z2,选项选项2,xn,yn,zn,选项选项n) 其中每一组其中每一组x,y,z组成一组曲线的坐标参数，选项的定义和组成一组曲线的坐

19、标参数，选项的定义和plot函数相同。当函数相同。当x,y,z是是同维同维向量时，则向量时，则x,y,z 对应元素构成一条三对应元素构成一条三维曲线。当维曲线。当x,y,z是同维矩阵时，则以是同维矩阵时，则以x,y,z对应列元素绘制三维对应列元素绘制三维曲线，曲线条数等于矩阵列数。曲线，曲线条数等于矩阵列数。34-1-0.500.51-1-0.500.51-40-2002040XLine in 3-D SpaceYZ绘制三维曲线。绘制三维曲线。程序如下：程序如下：t=0:pi/100:20*pi;x=sin(t);y=cos(t);z=t.*sin(t).*cos(t);plot3(x,y,z

20、);title(Line in 3-D Space);xlabel(X);ylabel(Y);zlabel(Z);grid on;3536三维曲面图三维曲面图1生成平面网络生成平面网络 在在Matlab中，利用中，利用meshgrid函数函数*产生平面区域内的网格产生平面区域内的网格坐标矩阵。其格式为：坐标矩阵。其格式为： x=a:d1:b; y=c:d2:d; X,Y=meshgrid(x,y);语句执行后，矩阵语句执行后，矩阵X的每一行都是向量的每一行都是向量x，行数等于向量，行数等于向量y的元的元素的个数，矩阵素的个数，矩阵Y的每一列都是向量的每一列都是向量y，列数等于向量，列数等于向量

21、x的元素的元素的个数。的个数。372绘制三维曲面的函数绘制三维曲面的函数surf函数函数和和mesh函数函数的调用格式为：的调用格式为： mesh(x,y,z,c) (网格网格) surf(x,y,z,c) (表面表面)一般情况下，一般情况下，x,y,z是维数相同的矩阵。是维数相同的矩阵。x,y是网格坐标矩阵，是网格坐标矩阵，z是网格点上的高度矩阵，是网格点上的高度矩阵，c用于指定在不同高度下的颜色用于指定在不同高度下的颜色范围。范围。38曲面图曲面图39surf4041contour42在在xy平面内选择区域平面内选择区域-8,8-8,8，绘制，绘制4种三维曲面图种三维曲面图程序如下：程序如

22、下：x,y=meshgrid(-8:0.5:8);z=sin(sqrt(x.2+y.2)./sqrt(x.2+y.2+eps);subplot(2,2,1);mesh(x,y,z);title(mesh(x,y,z)subplot(2,2,2);meshc(x,y,z);title(meshc(x,y,z)subplot(2,2,3);meshz(x,y,z)title(meshz(x,y,z)subplot(2,2,4);surf(x,y,z);title(surf(x,y,z)433标准三维曲面标准三维曲面sphere函数函数的调用格式为：的调用格式为： x,y,z=sphere(n) n

23、:指什么指什么?cylinder函数函数的调用格式为：的调用格式为： x,y,z= cylinder(R,n)Matlab还有一个还有一个peaks 函数函数，称为多峰函数，常用于三维，称为多峰函数，常用于三维曲面的演示。曲面的演示。44绘制标准三维曲面图形。绘制标准三维曲面图形。程序如下：程序如下：t=0:pi/20:2*pi;x,y,z= cylinder(2+sin(t),30);subplot(2,2,1);surf(x,y,z);subplot(2,2,2);x,y,z=sphere;surf(x,y,z);subplot(2,1,2);x,y,z=peaks(30); surf(x

24、,y,z);45三维表面图形的着色三维表面图形的着色三维表面图实际上就是在网格图的每一个网格片上三维表面图实际上就是在网格图的每一个网格片上涂上颜色。涂上颜色。surf函数函数用缺省的着色方式对网格片着色。除用缺省的着色方式对网格片着色。除此之外，还可以用此之外，还可以用shading命令命令来改变着色方式。来改变着色方式。shading faceted命令命令将每个网格片用其高度对应的将每个网格片用其高度对应的颜色进行着色，但网格线仍保留着，其颜色是黑色。这颜色进行着色，但网格线仍保留着，其颜色是黑色。这是系统的缺省着色方式。是系统的缺省着色方式。46shading flat命令命令将每个网

25、格片用同一个颜色进行着将每个网格片用同一个颜色进行着色，且网格线也用相应的颜色，从而使得图形表面显得色，且网格线也用相应的颜色，从而使得图形表面显得更加光滑。更加光滑。shading interp命令命令在网格片内采用颜色插值处理，在网格片内采用颜色插值处理，得出的表面图显得最光滑。得出的表面图显得最光滑。473种图形着色方式的效果展示。种图形着色方式的效果展示。程序如下：程序如下：x,y,z=sphere(20);colormap(copper);subplot(1,3,1);surf(x,y,z);axis equalsubplot(1,3,2);surf(x,y,z);shading f

26、lat;axis equalsubplot(1,3,3);surf(x,y,z);shading interp;axis equal487.3 专专 用用 图图 形形 条形图条形图 直方图直方图 等高线图等高线图 饼形图饼形图 离散数据图离散数据图 瀑布图瀑布图49基本函数函数函数功能功能bar竖直条形图竖直条形图barh水平条形图水平条形图 bar3三维竖直条形图三维竖直条形图bar3三维水平条形图三维水平条形图hist绘制统计直方图绘制统计直方图(直角坐标系直角坐标系)rose绘制统计扇形图绘制统计扇形图(极坐标系极坐标系)contour绘制二维等高线绘制二维等高线contour3绘制三维

27、等高线绘制三维等高线contourf绘制填充的二维等高线绘制填充的二维等高线50函数函数功能功能pie绘制二维饼形图绘制二维饼形图pie3绘制三维饼形图绘制三维饼形图stem绘制二维的离散图形绘制二维的离散图形stem3绘制三维的离散图形绘制三维的离散图形stairs绘制阶梯图形绘制阶梯图形waterfall绘制瀑布图绘制瀑布图compass 绘制复数的向量图绘制复数的向量图(罗盘图罗盘图)51在在matlab中，二维统计分析图形很多，常见的有条中，二维统计分析图形很多，常见的有条形图、阶梯图、离散图和填充图等，所采用的函数分别形图、阶梯图、离散图和填充图等，所采用的函数分别是：是：bar(x

28、,y,选项选项)stairs(x,y,选项选项)stem(x,y,选项选项)fill(x1,y1,选项选项1,x2,y2,选项选项2,)52分别以条形图、阶梯图、离散图和填充图形式绘制曲线分别以条形图、阶梯图、离散图和填充图形式绘制曲线y=2sin(x)程序如下：程序如下：x=0:pi/10:2*pi;y=2*sin(x);subplot(2,2,1);bar(x,y,g);title(bar(x,y,g);axis(0,7,-2,2);subplot(2,2,2);stairs(x,y,b);title(stairs(x,y,b);axis(0,7,-2,2);subplot(2,2,3);

29、stem(x,y,k);title(stem(x,y,k);axis(0,7,-2,2);subplot(2,2,4);fill(x,y,y);title(fill(x,y,y);axis(0,7,-2,2);53matlab提供的统计分析绘图函数还有很多，用来提供的统计分析绘图函数还有很多，用来表示各元素占总和的百分比的饼图、复数的相量图等等。表示各元素占总和的百分比的饼图、复数的相量图等等。(1) 某企业全年各季度的产值某企业全年各季度的产值(单位：万元单位：万元)分别为：分别为：2347,1827,2043,3025，试用饼图作统计分析。，试用饼图作统计分析。(2) 绘制复数的相量图：绘

30、制复数的相量图：7+2.9i、2-3i和和-1.5-6i。54程序如下：程序如下：subplot(1,2,1);pie(2347,1827,2043,3025);title(饼图饼图);legend(一季度一季度,二季度二季度,三季度三季度,四季度四季度);subplot(1,2,2);compass(7+2.9i,2-3i,-1.5-6i);title(相量图相量图);55绘制三维图形：绘制三维图形：(1) 绘制魔方阵的三维条形图。绘制魔方阵的三维条形图。(2) 以三维离散形式绘制曲线以三维离散形式绘制曲线y=2sin(x)。(3) 已知已知x=2347,1827,2043,3025，绘制饼

31、图。，绘制饼图。(4) 用随机的顶点坐标值画出五个黄色三角形。用随机的顶点坐标值画出五个黄色三角形。56程序如下：程序如下：subplot(2,2,1);bar3(magic(4)subplot(2,2,2);y=2*sin(0:pi/10:2*pi);stem3(y);subplot(2,2,3);pie3(2347,1827,2043,3025);subplot(2,2,4);fill3(rand(3,5),rand(3,5),rand(3,5), y )57绘制多峰函数的瀑布图和等高线图。绘制多峰函数的瀑布图和等高线图。程序如下：程序如下：subplot(1,2,1);X,Y,Z=pea

32、ks(30);waterfall(X,Y,Z)xlabel(X-axis),ylabel(Y-axis),zlabel(Z-axis);subplot(1,2,2);contour3(X,Y,Z,12,k); %其中其中12代表高度的等级数代表高度的等级数xlabel(X-axis),ylabel(Y-axis),zlabel(Z-axis);585.4 图像与动画图像与动画1.图像图像 图像文件格式图像文件格式(PCX,BMP,JPEG TIFT,PNG) Matlab图像类型图像类型(索引图像、灰度图像和索引图像、灰度图像和RGB图像图像) Matlab图像文件的读写图像文件的读写 a=imread(文件名文件名，文件格式文件格式） a,map=imread(文件名文件名，文件格式文件格式） imwrite(文件名文件名，文件格式文件格式） imwrite(a,map,文件名文件名，文件格式文件格