《图形处理功能》PPT课件.ppt

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1、 第第5章章 图形处理功能图形处理功能5.1 二维图形二维图形5.2 三维图形三维图形5.3 三维图形的精细处理三维图形的精细处理5.4 图形对象及其句柄图形对象及其句柄5.5 图形光照和材质处理图形光照和材质处理5.6 图形显示与动画制作图形显示与动画制作教学目标教学目标nMATLAB语言除了有强大的矩阵处理功能之外，它的绘图功能也是相当强大的。n本章介绍绘制二维和三维图形的高层绘图函数以及其他图形控制的使用方法，在此基础上，再介绍可以操作和控制各种图形对象的低层绘图操作。教学重点教学重点n基本的绘图命令n各种图形注释方法n三维图形的绘制方法5.1 二维图形二维图形5.1.1绘制二维曲线的基

2、本函数绘制二维曲线的基本函数1.plot函数的基本用法函数的基本用法plot函数的基本调用格式为：函数的基本调用格式为：plot(x,y)说明：说明：(1)当当x和和y都为向量时，都为向量时，x和和y必须具有同样的必须具有同样的长度，分别用于存储长度，分别用于存储x坐标和坐标和y坐标数据。坐标数据。例：例：在在0X2 区间内，绘制曲线区间内，绘制曲线y=2e-0.5xsin(2x)。程序如下：程序如下：x=0:pi/100:2*pi;y=2*exp(-0.5*x).*sin(2*pi*x);plot(x,y)例：例：绘制参数方程曲线。绘制参数方程曲线。程序如下：程序如下：t=-pi:pi/10

3、0:pi;x=t.*cos(3*t);y=t.*sin(t).*sin(t);plot(x,y);5.1 二维图形二维图形5.1.1绘制二维曲线的基本函数绘制二维曲线的基本函数1.plot函数的基本用法函数的基本用法 plot(x,y)说明：说明：(2)当当x是是向量向量，y是是有一维与有一维与x同维同维的的矩阵矩阵时，则时，则绘制出多根不同色彩的曲线。曲线条数等于绘制出多根不同色彩的曲线。曲线条数等于y矩阵矩阵的另一维数，的另一维数，x被作为这些曲线共同的横坐标。如被作为这些曲线共同的横坐标。如果果y是一个行列均与是一个行列均与x的长度相等的的长度相等的方阵方阵，则以，则以每每列列作为一组绘

4、图数据。作为一组绘图数据。【例】【例】当当x为矢量，为矢量，y为矩阵时绘制多重曲线图。为矩阵时绘制多重曲线图。程序如下：程序如下：x=0:pi/50:2*pi;y=sin(x);y(2,:)=0.6*sin(x);y(3,:)=0.3*sin(x);plot(x,y)5.1 二维图形二维图形5.1.1绘制二维曲线的基本函数绘制二维曲线的基本函数1.plot函数的基本用法函数的基本用法 plot(x,y)说明：说明：(3)当当x是是矩阵矩阵，y是是向量向量时，则按类似时，则按类似(2)的规则，的规则，只是将只是将x中的每一行或列对应于中的每一行或列对应于y进行绘图。进行绘图。【例】【例】当当x为

5、矩阵，为矩阵，y为矢量时绘制多重曲线图。为矢量时绘制多重曲线图。x=0:pi/50:2*pi;x(2,:)=pi./4:pi/50:(2*pi+pi/4);x(3,:)=pi/2:pi/50:(2*pi+pi/2);y=sin(x(1,:);plot(x,y,-o)5.1 二维图形二维图形5.1.1绘制二维曲线的基本函数绘制二维曲线的基本函数1.plot函数的基本用法函数的基本用法 plot(x,y)说明：说明：(4)当当x,y是是同维矩阵同维矩阵时，则以时，则以x,y对应列元素对应列元素为为横、纵坐标分别绘制曲线，曲线条数等于矩阵横、纵坐标分别绘制曲线，曲线条数等于矩阵的列数。的列数。【例】

6、【例】当当x和和y为同样大小的矩阵时，绘制多重曲线图。为同样大小的矩阵时，绘制多重曲线图。x=0:pi/50:2*pi;x(2,:)=pi/4:pi/50:2*pi+pi/4;x(3,:)=pi/2:pi/50:2*pi+pi/2;y=sin(x(1,:);y(2,:)=0.6*sin(x(1,:);y(3,:)=0.3*sin(x(1,:);plot(x,y)x=x;y=y;figure%创建新的图形窗口创建新的图形窗口plot(x,y)5.1 二维图形二维图形5.1.1绘制二维曲线的基本函数绘制二维曲线的基本函数2.含多个输入参数的含多个输入参数的plot函数函数含多个输入参数的含多个输入

7、参数的plot函数调用格式为：函数调用格式为：plot(x1,y1,x2,y2,xn,yn)plot(x1,y1,选项选项1,x2,y2,选项选项2,xn,yn,选项选项n)说明：说明：这种用法把这种用法把y1对于对于x1、y2对于对于x2、等等的图线绘在一幅图形上，而且可以分别采用不同的图线绘在一幅图形上，而且可以分别采用不同的图线形式。这种多组变量绘图的优点是允许将的图线形式。这种多组变量绘图的优点是允许将不同大小的矩阵或矢量的图形绘制在一幅图形上。不同大小的矩阵或矢量的图形绘制在一幅图形上。选项选项n是用来指定曲线的色彩、线型和数据点型参数。是用来指定曲线的色彩、线型和数据点型参数。颜颜

8、 色色 符符 号号含 义数数 据据 点点 型型含 义线线 型型含 义b蓝色.点-实线g 绿色xX符号:点线r 红色+号-.点划线c 蓝绿色h六角星形-虚线m 紫红色*星号(空白)不画线y 黄色s方形k 黑色d菱形plot(x1,y1,选项选项1,x2,y2,选项选项2,xn,yn,选项选项n)如：如：plot(x1,y1,b+-,x2,y2,xr,x3,y3,*g)在指定线型、颜色和数据点型三种属性时应注意在指定线型、颜色和数据点型三种属性时应注意:(1)3种属性的符号必须放在同一个字符串中；种属性的符号必须放在同一个字符串中；(2)每条曲线可以只指定其中的一个属性，也可以同时指定两个每条曲线

9、可以只指定其中的一个属性，也可以同时指定两个 或或3个属性。个属性。(3)属性的先后顺序无关。属性的先后顺序无关。(4)每条曲线指定的属性中同类属性不能有两个以上。每条曲线指定的属性中同类属性不能有两个以上。例例: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(2x)及其包络线。及其包络线。程序如下：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);x3=(0:12)/2;y3=2*exp(-0.5*x3).*sin(2*pi*x3);plot(

10、x,y1,g:,x,y2,b-,x3,y3,rp);5.1 二维图形二维图形5.1.1绘制二维曲线的基本函数绘制二维曲线的基本函数3.双纵坐标函数双纵坐标函数plotyyplotyy函数是函数是MATLAB 5.X新增的函数。它能把新增的函数。它能把函数值具有不同量纲、不同数量级的两个函数函数值具有不同量纲、不同数量级的两个函数绘制在同一坐标中。调用格式为：绘制在同一坐标中。调用格式为：plotyy(x1,y1,x2,y2)其中其中x1_y1对应一条曲线，对应一条曲线，x2_y2对应另一条曲对应另一条曲线。横坐标的标度相同，纵坐标有两个，左纵线。横坐标的标度相同，纵坐标有两个，左纵坐标用于坐标

11、用于x1_y1数据对，右纵坐标用于数据对，右纵坐标用于x2_y2数数据对。据对。例例:用不同标度在同一坐标内绘制曲线用不同标度在同一坐标内绘制曲线y1=e-0.5xsin(2x)及曲线及曲线y2=1.5e-0.1xsin(x)。程序如下：程序如下：x1=0:pi/100:2*pi;x2=0:pi/100:3*pi;y1=exp(-0.5*x1).*sin(2*pi*x1);y2=1.5*exp(-0.1*x2).*sin(x2);plotyy(x1,y1,x2,y2);5.1 二维图形二维图形5.1.2 绘制图形的辅助操作绘制图形的辅助操作1.图形标注图形标注有关图形标注函数的调用格式为：有关

12、图形标注函数的调用格式为：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)legend(图例图例1,图例图例2,)标注举例：标注举例：x=linspace(-3,5,100)y=cos(x);z=sin(x);plot(x,y,r+,x,z,b-)title(一条正弦曲线和一条余弦曲线)xlabel(x的取值范围)ylabel(Y和Z的值)legend(正弦,余弦)2.坐标控制坐标控制函数的调用格式为：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

13、用法还有：函数功能丰富，常用的用法还有：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书中书中P129,例例5-47,5-48.5.1 二维图形二维图形5.1.2 绘制图形的辅助操作绘制图形的辅助操作 3.坐标网格的填加坐标网格的填加在图形绘制过程中，为了精确地知道图形上某点的坐在图形绘制过程中，为了精确地知道图形上某点的坐标，需要绘制坐标网格来定位，标，需要绘制坐标网格来定

14、位，MATLAB 语言中提供了语言中提供了grid函数来实现这一功能函数来实现这一功能:5.1 二维图形二维图形5.1.2 绘制图形的辅助操作绘制图形的辅助操作grid off命令关闭坐标网格；命令关闭坐标网格；grid on命令打开坐标网格命令打开坐标网格 grid minor命令使用更细化的网格；命令使用更细化的网格；box on/off命令控制是加还是不加边框线，不带参数的命令控制是加还是不加边框线，不带参数的box命令在两种状态之间进行切换。命令在两种状态之间进行切换。举例举例:x=linspace(-5,5,100);y=x.4+22*x.2-6*x+10;plot(x,y)grid

15、 onbox on 4.图形保持图形保持 一般情况下，绘图命令每执行一次就刷新当前图形窗一般情况下，绘图命令每执行一次就刷新当前图形窗口，图形窗口原有图形将不复存在。若希望在已存在的图口，图形窗口原有图形将不复存在。若希望在已存在的图形上再继续添加新的图形，可使用图形保持命令形上再继续添加新的图形，可使用图形保持命令hold。hold on/off命令控制是保持原有图形还是刷新原有图形，命令控制是保持原有图形还是刷新原有图形，不带参数的不带参数的hold命令在两种状态之间进行切换。它们一般是命令在两种状态之间进行切换。它们一般是成对出现的。成对出现的。5.1 二维图形二维图形5.1.2 绘制图

16、形的辅助操作绘制图形的辅助操作 例：例：用图形保持功能在同一坐标内绘制曲线用图形保持功能在同一坐标内绘制曲线y=2e-0.5xsin(2x)及其包络线。及其包络线。程序如下：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);plot(x,y1,b:);axis(0,2*pi,-2,2);%设置坐标设置坐标hold on;%设置图形保持状态设置图形保持状态plot(x,y2,k);legend(包络线包络线,包络线包络线,曲线曲线y);hold off;%关闭图形保持关闭图形保持grid%网格线控

17、制网格线控制5.1 二维图形二维图形5.1.2 绘制图形的辅助操作绘制图形的辅助操作5.图形窗口的分割图形窗口的分割(绘制子图形绘制子图形)在缺省情况下，一个图形窗口中只有一个坐标轴，使用在缺省情况下，一个图形窗口中只有一个坐标轴，使用subplot函数可以在一个图形窗口上绘制多个图形，其调函数可以在一个图形窗口上绘制多个图形，其调用格式为：用格式为：subplot(m,n,p)功能：功能：将图形窗口分成将图形窗口分成m*n个子窗口并把第个子窗口并把第p个子窗口个子窗口作为当前窗口。子窗口的排列顺序为从作为当前窗口。子窗口的排列顺序为从左上角开始按行左上角开始按行排列。排列。例：例：在一个图形

18、窗口中以子图形式同时绘制正弦、余弦、在一个图形窗口中以子图形式同时绘制正弦、余弦、正切、余切曲线。正切、余切曲线。程序如下：程序如下：x=linspace(0,2*pi,60);y=sin(x);z=cos(x);t=sin(x)./(cos(x)+eps);ct=cos(x)./(sin(x)+eps);subplot(2,2,1);plot(x,y);title(sin(x);axis(0,2*pi,-1,1);subplot(2,2,2);plot(x,z);title(cos(x);axis(0,2*pi,-1,1);subplot(2,2,3);plot(x,t);title(tan

19、gent(x);axis(0,2*pi,-40,40);subplot(2,2,4);plot(x,ct);title(cotangent(x);axis(0,2*pi,-40,40);对图形窗口灵活分割。请看下面的程序。对图形窗口灵活分割。请看下面的程序。x=linspace(0,2*pi,60);y=sin(x);z=cos(x);t=sin(x)./(cos(x)+eps);ct=cos(x)./(sin(x)+eps);subplot(2,2,1);%选择选择22个区中的个区中的1号区号区 stairs(x,y);title(sin(x)-1);axis(0,2*pi,-1,1);su

20、bplot(2,1,2);%选择选择21个区中的个区中的2号区号区 stem(x,y);title(sin(x)-2);axis(0,2*pi,-1,1);subplot(4,4,3);%选择选择44个区中的个区中的3号区号区 plot(x,y);title(sin(x);axis(0,2*pi,-1,1);subplot(4,4,4);%选择选择44个区中的个区中的4号区号区 plot(x,z);title(cos(x);axis(0,2*pi,-1,1);subplot(4,4,7);%选择选择44个区中的个区中的7号区号区 plot(x,t);title(tangent(x);axis(

21、0,2*pi,-40,40);subplot(4,4,8);%选择选择44个区中的个区中的8号区号区 plot(x,ct);title(cotangent(x);axis(0,2*pi,-40,40);1.其他形式的线性直角坐标图其他形式的线性直角坐标图在线性直角坐标系中，其他形式的图形有条形在线性直角坐标系中，其他形式的图形有条形图、阶梯图、杆图和填充图等，所采用的函数分图、阶梯图、杆图和填充图等，所采用的函数分别是：别是：bar(x,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,)5.1 二维图形二维图形

22、5.1.3 绘制二维图形的其他函数绘制二维图形的其他函数 例：例：分别以条形图、填充图、阶梯图和杆图形分别以条形图、填充图、阶梯图和杆图形式绘制曲线式绘制曲线y=2e-0.5x。程序如下：程序如下：x=0:0.35:7;y=2*exp(-0.5*x);subplot(2,2,1);bar(x,y,g);title(bar(x,y,g);axis(0,7,0,2);subplot(2,2,2);fill(x,y,r);title(fill(x,y,r);axis(0,7,0,2);subplot(2,2,3);stairs(x,y,b);title(stairs(x,y,b);axis(0,7,

23、0,2);subplot(2,2,4);stem(x,y,k);title(stem(x,y,k);axis(0,7,0,2);5.1 二维图形二维图形5.1.3 绘制二维图形的其他函数绘制二维图形的其他函数1.其他形式的线性直角坐标图其他形式的线性直角坐标图bar(x,y,选项选项)说明：说明：x必须为必须为向量向量，按，按x中指定的位置绘制中指定的位置绘制y中每一元中每一元素的条形。当素的条形。当y为矩阵时，为矩阵时，bar绘制的条形图以分组绘制的条形图以分组group或叠加或叠加stacked的形式表现，矩阵中每一行的元素的形式表现，矩阵中每一行的元素绘制在一组中，每一列元素绘制在每组中

24、相应的位置上绘制在一组中，每一列元素绘制在每组中相应的位置上（即同样颜色的条形表示同一列数据）。（即同样颜色的条形表示同一列数据）。x向量的个数向量的个数与与y矩阵的行数相等。矩阵的行数相等。例：例：绘制指定绘制指定x坐标的条形图。坐标的条形图。程序如下：程序如下：x=1 2 4 7 10;y=9 8 6;2 5 8;6 2 9;5 8 7;9 4 2;subplot(1,2,1)bar(x,y)subplot(1,2,2)bar(x,y,stack)5.1 二维图形二维图形5.1.3 绘制二维图形的其他函数绘制二维图形的其他函数2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：

25、函数用来绘制极坐标图，其调用格式为：polar(theta,rho,选项选项)其中其中theta为极坐标极角，为极坐标极角，rho为极坐标半径，选项的内为极坐标半径，选项的内容与容与plot函数相似。函数相似。例：例：绘制绘制=sin(2)cos(2)的极坐标图。的极坐标图。程序如下：程序如下：theta=0:0.01:2*pi;rho=sin(2*theta).*cos(2*theta);polar(theta,rho,k);3对数坐标图形对数坐标图形 MATLAB提供了绘制对数和半对数坐标曲线的函数，提供了绘制对数和半对数坐标曲线的函数，调用格式为：调用格式为：semilogx(x1,y1

26、,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,)说明：说明：三者坐标轴的选取不同。三者坐标轴的选取不同。semilogx函数使用半对数函数使用半对数坐标，坐标，x轴为常用对数刻度，而轴为常用对数刻度，而y轴仍保持线性刻度。轴仍保持线性刻度。semilogy函数也使用半对数坐标，函数也使用半对数坐标，y轴为常用对数刻度，轴为常用对数刻度，而而x轴仍保持线性刻度。轴仍保持线性刻度。loglog函数使用全对数坐标，函数使用全对数坐标，x,y轴均采用常用对数刻度。轴均采用常用对数

27、刻度。5.1 二维图形二维图形5.1.3 绘制二维图形的其他函数绘制二维图形的其他函数 例：例：绘制绘制y=10 x2的对数坐标图并与直角线性坐标图进行比较。的对数坐标图并与直角线性坐标图进行比较。程序如下：程序如下：x=0:0.1:10;y=10*x.*x;subplot(2,2,1);plot(x,y);title(plot(x,y);grid on;subplot(2,2,2);semilogx(x,y);title(semilogx(x,y);grid on;subplot(2,2,3);semilogy(x,y);title(semilogy(x,y);grid on;subplot

28、(2,2,4);loglog(x,y);title(loglog(x,y);grid on;4.其他形式的图形其他形式的图形MATLAB提供的绘图函数还有很多，例如，用来表示各元提供的绘图函数还有很多，例如，用来表示各元素占总和的百分比的饼图。调用格式：素占总和的百分比的饼图。调用格式：pie(x)：使用使用x中的数据绘制饼图，中的数据绘制饼图，x中的每一元素用饼图中中的每一元素用饼图中 的一个扇区表示。的一个扇区表示。pie(x,explode)：将一些扇区从饼图中分离出来，将一些扇区从饼图中分离出来，explode为为 一个与一个与x尺寸相同的矩阵，其非零元素所对应的尺寸相同的矩阵，其非零

29、元素所对应的x矩矩 阵中的元素从饼图中分离出来。阵中的元素从饼图中分离出来。5.1 二维图形二维图形5.1.3 绘制二维图形的其他函数绘制二维图形的其他函数例：例：绘制图形绘制图形(1)某次考试优秀、良好、中等、及格、不及格的人数某次考试优秀、良好、中等、及格、不及格的人数分别为：分别为：7,17,23,19,5，试用饼图作成绩统计分析。，试用饼图作成绩统计分析。(2)将不及格的人数从图中分离出来显示。将不及格的人数从图中分离出来显示。程序如下：程序如下：subplot(1,2,1);pie(7,17,23,19,5);title(饼图饼图);legend(优秀优秀,良好良好,中等中等,及格及

30、格,不及格不及格);subplot(1,2,2);p=0 0 0 0 1;pie(7,17,23,19,5,p);5.2 三维图形三维图形最基本的三维图形函数为最基本的三维图形函数为plot3。它与。它与plot函数用法十分相函数用法十分相似，其调用格式为：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)说明：说明：其中每一组其中每一组x,y,z组成一组曲线的坐标参数，选项的组成一组曲线的坐标参数，选项的定义和定义和plot函数相同。当函数相同。当x,y,z是同维向量时，则是同维向量时，则x,y,z对应对应元素构成一条三维

31、曲线。当元素构成一条三维曲线。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曲线，曲线条线等于矩阵列数。对应列元素绘制三维曲线，曲线条线等于矩阵列数。5.2.1 绘制三维曲线图的基本函数绘制三维曲线图的基本函数 例：例：绘制空间曲线。绘制空间曲线。程序如下：程序如下：t=0:pi/50:2*pi;x=8*cos(t);y=4*sqrt(2)*sin(t);z=-4*sqrt(2)*sin(t);plot3(x,y,z,p);title(Line in 3-D Space);text(0,0,0,origin);xlabel(X),ylabel(Y),zlabel(

32、Z);grid;例：例：绘制绘制x、y和和z均为矩阵时的三维曲线图。均为矩阵时的三维曲线图。程序如下：程序如下：X,Y=meshgrid(-2:0.1:2);%产生供三维绘图的网格产生供三维绘图的网格矩阵矩阵x、y为为41*41的矩阵的矩阵Z=X.*exp(-X.2-Y.2);plot3(X,Y,Z)grid on MATLAB提供了一组用于生成三维绘图数据的函提供了一组用于生成三维绘图数据的函数：数：1、利用、利用meshgrid函数生成函数生成x=a:dx:b;y=c:dy:d;X,Y=meshgrid(x,y);说明：说明：上述语句执行后，将上述语句执行后，将x(1m)向量和向量和y(1

33、n)向量转换向量转换为为(nm)的矩阵的矩阵,矩阵矩阵X的每一行都是向量的每一行都是向量x，行数等于，行数等于向量向量y的元素的个数，矩阵的元素的个数，矩阵Y的每一列都是向量的每一列都是向量y,列数等列数等于向量于向量x的元素的个数。根据每一个网格点上的的元素的个数。根据每一个网格点上的x,y坐标坐标求函数值求函数值z，则得到函数值矩阵，则得到函数值矩阵Z。5.2 三维图形三维图形5.2.2 三维绘图数据的产生三维绘图数据的产生 5.2 三维图形三维图形5.2.2 三维绘图数据的产生三维绘图数据的产生例：例：已知已知6x30，15y0.5);x(i)=NaN;plot(x,y);例例2：绘制两

34、个球面，其中一个球在另一个球里面，将外面的绘制两个球面，其中一个球在另一个球里面，将外面的球裁掉一部分，使得能看见里面的球。球裁掉一部分，使得能看见里面的球。程序如下程序如下：x,y,z=sphere(20);%生成外面的大球生成外面的大球z1=z;z1(:,1:4)=NaN;%将大球裁掉一部分将大球裁掉一部分surf(3*x,3*y,3*z1);%生成里面的小球生成里面的小球hold onz2=z;surf(1.5*x,1.5*y,1.5*z2);grid onhold off 补充补充:sphere（）用于产生三维球面数据，用法（）用于产生三维球面数据，用法x,y,z=sphere(n)。

35、该该函数函数将产生将产生(n+1)*(n+1)矩阵矩阵x,y,z，采用这采用这3个矩阵可以绘制出圆心位于原点、个矩阵可以绘制出圆心位于原点、半径为半径为1的单位球体。的单位球体。5.4 图形对象及其句柄图形对象及其句柄 5.4.1 图形对象概述图形对象概述 MATLAB MATLAB提供了强大的图形处理功能，前面介绍的提供了强大的图形处理功能，前面介绍的基本图形处理功能大多数只使用了基本图形处理功能大多数只使用了MATLABMATLAB的高级函数，的高级函数，如如plot,meshplot,mesh等。高级函数一般是对整个图形窗口进行等。高级函数一般是对整个图形窗口进行操作的，实际上操作的，实

36、际上MATLABMATLAB还提供了许多用于创建以及操还提供了许多用于创建以及操作作图形对象图形对象的底层函数，的底层函数，,底层函数使用户可以对图形底层函数使用户可以对图形的一个或几个对象进行独立操作的一个或几个对象进行独立操作,而不影响图形的其他而不影响图形的其他部分部分,使图形处理更加灵活。使图形处理更加灵活。MATLAB的的图形对象图形对象是指构成图形的各个基本要素，是指构成图形的各个基本要素，它们是图形系统中最基本、最底层的单元。它们是图形系统中最基本、最底层的单元。这些对象包括计算机屏幕、图形窗口这些对象包括计算机屏幕、图形窗口(Figure)、坐标、坐标轴轴(Axes)、用户菜单

37、、用户菜单(Uimenu)、用户控件、用户控件(Uicontrol)、曲线曲线(Line)、曲面、曲面(Surface)、文字、文字(Text)、图像、图像(image)、光源、光源(Light)、区域块、区域块(Patch)和方框和方框(Rectangle)。系统将每一个对象按树型结构组织起来。系统将每一个对象按树型结构组织起来。每个图形对象都可以被独立地操作。每个图形对象都可以被独立地操作。5.4 图形对象及其句柄图形对象及其句柄 5.4.1 图形对象概述图形对象概述Root(屏幕)Figure(图 形 窗口)Uicontrol(界面控件)Axes(坐标轴)Uimenu(界面菜单)Line

38、(线条)Surface(表面)Rectangle(矩形)Patch(贴片)Image(图像)Text(文字)Light(光源)图形对象的层次图形对象的层次(各层次图形对象是相互关联的各层次图形对象是相互关联的,关系为父子或兄弟关系。关系为父子或兄弟关系。一般要先创建父对象，然后再建立子对象和孙对象。一般要先创建父对象，然后再建立子对象和孙对象。)根据各对象的相互关系可以构成下图所示的树状层次根据各对象的相互关系可以构成下图所示的树状层次 在在MATLAB的图形系统中，所有的图形操作都是针对图的图形系统中，所有的图形操作都是针对图形对象而言的，在创建每一个图形对象时，都为该对象形对象而言的，在创

39、建每一个图形对象时，都为该对象分配唯一的一个值，称其为图形对象句柄分配唯一的一个值，称其为图形对象句柄(Handle)。句句柄是图形对象的唯一标识符。柄是图形对象的唯一标识符。句柄的优点：句柄的优点：利用句柄既可以操纵一个已经存在的图形利用句柄既可以操纵一个已经存在的图形对象的属性，也可以在建立图形对象时指定属性的值，对象的属性，也可以在建立图形对象时指定属性的值，特别是对指定图形对象句柄的操作不会影响同时存在的特别是对指定图形对象句柄的操作不会影响同时存在的其他图形对象。其他图形对象。5.4 图形对象及其句柄图形对象及其句柄 5.4.2 图形对象句柄图形对象句柄1、图形对象句柄的获取、图形对

40、象句柄的获取(1)当前对象句柄的获取当前对象句柄的获取 MATLAB提供了提供了3个用于获取当前已有图形对个用于获取当前已有图形对象句柄的函数：象句柄的函数：gcf 获取当前图形窗口的句柄获取当前图形窗口的句柄 gca 获取当前坐标轴的句柄获取当前坐标轴的句柄 gco 获取最近被单击的图形对象的句柄获取最近被单击的图形对象的句柄 5.4 图形对象及其句柄图形对象及其句柄 5.4.2 图形对象句柄图形对象句柄【例】例】使用命令获取图形对象的句柄，如图所示。使用命令获取图形对象的句柄，如图所示。x=0:0.1:2*pi;y=sin(x).*exp(-x);plot(x,y)text(pi,0,le

41、ftarrowexp(-x)*sin(x)=0)h_fig=gcf%获取图形窗口的句柄获取图形窗口的句柄 h_axes=gca%获取坐标轴的句柄获取坐标轴的句柄h_obj=gco%获取最近点击对象的句柄获取最近点击对象的句柄 5.4 图形对象及其句柄图形对象及其句柄 5.4.2 图形对象句柄图形对象句柄1、图形对象句柄的获取、图形对象句柄的获取(2)查找对象查找对象用用命命令令findobj可可以以快快速速查查找找所所有有对对象象，以以及及获获取取指指定定属属性性值的对象句柄。语法：值的对象句柄。语法：h=findobj%返回根对象和所有子对象的句柄返回根对象和所有子对象的句柄h=findob

42、j(h_obj)%返回指定对象的句柄返回指定对象的句柄h=findobj(PropertyName,PropertyValue)%返回符合指定属性值的对象句柄返回符合指定属性值的对象句柄h=findobj(h_obj,PropertyName,PropertyValue)%在指定对象及子对象中查找符合指定属性值的对象句柄在指定对象及子对象中查找符合指定属性值的对象句柄说明：说明：h_obj为指定对象句柄；为指定对象句柄；PropertyName为属性名；为属性名；PropertyValue为属性值。为属性值。例：例：使用使用findobj命令获取上图中图形窗口对象的句柄。命令获取上图中图形窗口

43、对象的句柄。findobj%返回根对象和所有子对象的句柄返回根对象和所有子对象的句柄 h_text=findobj(h_fig,string,leftarrowexp(-x)*sin(x)=0)%查找符合属性值的文字对象句柄查找符合属性值的文字对象句柄 5.4 图形对象及其句柄图形对象及其句柄 5.4.2 图形对象句柄图形对象句柄1、图形对象句柄的获取、图形对象句柄的获取(3)追溯父对象和子对象的句柄追溯父对象和子对象的句柄如如果果一一个个对对象象的的句句柄柄已已知知，则则可可以以追追溯溯到到其其父父对对象象和和子子对对象的句柄。语法如下：象的句柄。语法如下：h_parent=get(句柄句柄

44、,parent)%追追溯溯父父对对象象的的句句柄柄h_children=get(句句柄柄,children)%追追溯溯子子对对象象的的句句柄柄例：例：追溯坐标轴对象的父对象和子对象。追溯坐标轴对象的父对象和子对象。h_children=get(h_axes,children)%子子对对象象为为文文字字对对象象和和曲线对象曲线对象 h_parent=get(h_axes,parent)%父对象为图形窗口对象父对象为图形窗口对象 5.4 图形对象及其句柄图形对象及其句柄 5.4.2 图形对象句柄图形对象句柄2、图形对象句柄的删除、图形对象句柄的删除 删除图形对象使用命令delete(句柄)，该命令

45、将删除句柄所指对象和所有子对象，而且不提示确认，使用时要小心。【例】例】删除坐标轴。删除坐标轴。delete(h_axes)findobj 5.4 图形对象及其句柄图形对象及其句柄 5.4.3 图形对象属性的获取与设置图形对象属性的获取与设置MATLAB给每种对象的每一个属性规定了一个给每种对象的每一个属性规定了一个名字，称为属性名，而属性名的取值成为属性名字，称为属性名，而属性名的取值成为属性值。例如，值。例如，LineStyle是曲线对象的一个属性名，是曲线对象的一个属性名，它的值决定着线型，取值可以是它的值决定着线型，取值可以是-、:、-.、-或或none。5.4 图形对象及其句柄图形对

46、象及其句柄 5.4.3 图形对象属性的获取与设置图形对象属性的获取与设置1、图形对象属性的获取、图形对象属性的获取get函数用于获取指定对象的属性值。函数用于获取指定对象的属性值。语法：语法：get(句柄句柄)%获取句柄对象所有属性的当前值获取句柄对象所有属性的当前值get(句柄句柄,PropertyName)%获取句柄对象指定属性的当前值获取句柄对象指定属性的当前值例：例：获取图形对象属性。获取图形对象属性。h_fig=figure(color,red,menubar,none,position,0,0,300,300)p=get(h_fig,position)c=get(h_fig,col

47、or)程序分析：程序分析：图图形形对对象的象的颜颜色色为红为红色，用色，用RGB三元三元组组表示。表示。5.4 图形对象及其句柄图形对象及其句柄 5.4.3 图形对象属性的获取与设置图形对象属性的获取与设置2、图形对象属性的设置、图形对象属性的设置set函数用来设置对象的属性值。函数用来设置对象的属性值。语法：语法：set(句柄句柄)%显示句柄对象所有属性和属性值显示句柄对象所有属性和属性值 set(句柄句柄,属性名属性名,属性值属性值)%设置句柄对象指定属性的属性值设置句柄对象指定属性的属性值h_fig=figure(color,red,position,0,0,300,300);x=0:0

48、.1:2*pi;y=sin(x).*exp(-x);h_line=plot(x,y,b);title(y=exp(-x)*sin(x)set(gca,ygrid,on)%显示显示y网格网格line1width=get(h_line,linewidth)%获取曲线宽度获取曲线宽度 set(h_line,linewidth,3)%设置曲线宽度设置曲线宽度h_title=get(gca,title)%获取标题句柄获取标题句柄 htitlefontsize=get(h_title,fontsize)%获取字体大小获取字体大小set(h_title,fontsize,13)%设置标题字体大小设置标题字体

49、大小h_text1=text(pi,0,downarrow);%画向下箭头画向下箭头text1pos=get(h_text1,position)%获取文字位置获取文字位置h_text2=text(text1pos(1,1),text1pos(1,2)+0.025,exp(-x)*sin(x)=0);%设置文设置文字位置字位置set(h_text1,fontsize,13,color,red)%设置字体大小、颜色设置字体大小、颜色set(h_text2,fontsize,13,color,red)例：例：使用低层命令画图，并设置各对象的属性使用低层命令画图，并设置各对象的属性 5.5 图形光照和

50、材质处理图形光照和材质处理为了创建光照效果，为了创建光照效果，MATLAB提供了光源提供了光源(Light)图形对象。用图形对象。用light函数创建函数创建Light对象，该函数对象，该函数的调用格式为：的调用格式为：light(Color,选项选项1,Style,选项选项2,Position,选项选项3)利用利用lighting命令可以设置光照模式，其格式为：命令可以设置光照模式，其格式为：lighting 选项选项其中选项有其中选项有4种取值：种取值：flat、gouraud、phong、none。(P142)5.5.1 光照处理光照处理例：例：光照处理后的球面并观察不同光照模式下的效果