(精品)～第5章基本图形处理功能.ppt

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1、第第5章章 基本图形处理功能基本图形处理功能matlab语言丰富的图形语言丰富的图形表现方法，使得数学计算结表现方法，使得数学计算结果可以方便地、多样性地实果可以方便地、多样性地实现可视化，这是其它语言所现可视化，这是其它语言所不能比拟的。不能比拟的。matlab语言的绘图功能语言的绘图功能 不仅能绘制几乎所有的标准图形，而不仅能绘制几乎所有的标准图形，而且其表现形式也是丰富多样的。且其表现形式也是丰富多样的。matlab语言不仅具有高层绘图能力，语言不仅具有高层绘图能力，而且还具有底层绘图能力而且还具有底层绘图能力句柄绘句柄绘图方法。图方法。在面向对象的图形设计基础上，使在面向对象的图形设计

2、基础上，使得用户可以用来开发各专业的专用图得用户可以用来开发各专业的专用图形。形。一、二维绘图一、二维绘图（一）一）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：plot命令自动打开一个图形窗口命令自动打开一个图形窗口Figure 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根据图形坐标大小自动缩扩坐标轴，将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数据标尺及单位标注自动加到两个坐标轴上，可自定义坐标轴，还可把轴上，可自定义坐标轴，还可把x,y 轴轴用对数坐标表示用对数坐标表示x=0,0.4,0.8,1,0.9,0.6,

3、0.14 plot(x,-*)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命命令则清除当前图形，绘制新图形令则清除当前图形，绘制新图形可单窗口单曲线绘图；可单窗口多曲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；线绘图；可单窗口多曲线分图绘图；可多窗口绘图可多窗口绘图可任意设定曲线颜色和线型可任意设定曲线颜色和线型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plot的调用格式的调用格式 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元素值为纵坐标，以元素值为纵坐标，以相应元素下标为横坐标绘图相应元素下标为横坐标

4、绘图 plot(x,y)基本格式，以基本格式，以y(x)的的函数关系作出直角坐标图，如果函数关系作出直角坐标图，如果y为为nm的矩阵，则以的矩阵，则以x 为自变量，作为自变量，作出出m条曲线条曲线plot(x1,y1,x2,y2)多条曲线绘多条曲线绘图格式图格式 ezplot(f)：参数必：参数必须是字符串或函须是字符串或函数表达式数表达式plot(x,y,s)开关格式，开关量开关格式，开关量字符串字符串s设定曲线颜色和线型及标记设定曲线颜色和线型及标记点样式点样式 或或plot(x1,y1,s1,x2,y2,s2，)S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

5、 y 黄色黄色 点点 m 粉红粉红 圈圈 c 亮蓝亮蓝 x r 大红大红 字字 g 绿色绿色 星形星形 b 蓝色蓝色 实线实线 w 白色白色 -虚线虚线 k 黑色黑色 (:)点划点划线线 (细虚线细虚线)P102-104matlab6.5标记点类型标记点类型:+|o|*|.|x|square|diamond|v|pentagram|hexagram square 或或s 正方形正方形 diamond 或或d 菱形菱形 pentagram 或或p 五角星五角星 hexagram 或或h 六角星六角星1.单窗口单曲线绘图单窗口单曲线绘图例例1：x=0,0.48,0.84,1,0.91,0.6,0.

6、14 x1,x2,x3,x4,x5,x6,x7plot(x,-*)2.单窗口多曲线绘图例2：t=0:pi/100:2*pi;y=sin(t);y1=sin(t+0.25);y2=sin(t+0.5);plot(t,y,t,y1,t,y2)yy1y2例 3：y=sin(t);y1=sin(t+0.25);y2=sin(t+0.5);y3=cos(t);y4=cos(t+0.25);y5=cos(t+0.5);plot(t,y,y1,y2,y3,y4,y5)x=1:length(peaks);y=peaks;plot(x,y)P119hold onhold off t=0:pi/100:2*pi;

7、y3=cos(t);y4=cos(t+0.25);y5=cos(t+0.5);plot(t,y3,m);hold on;plot(t,y4,r);hold off;plot(t,y5,c);的使用的使用eg5-3-23.单窗口多曲线分图绘图subplot 子图分割命令调用格式：subplot(m,n,p)按从左至右，从上至下排列 行列绘图序号subplot(1,3,1);plot(t,y)subplot(1,3,2);plot(t,y3)subplot(1,3,3);plot(t,y2)subplot(3,1,1);plot(t,y)subplot(3,1,2);plot(t,y3)subpl

8、ot(3,1,3);plot(t,y2)4.多窗口绘图 figure(n)创建窗口函数，n为窗 口顺序号。t=0:pi/100:2*pi;y=sin(t);y1=sin(t+0.25);y2=sin(t+0.5);plot(t,y)%自动出现第一个窗口figure(2)plot(t,y1)%在第二窗口绘图figure(3)plot(t,y2)%在第三窗口绘图5.可任意设置颜色与线型例 4(例2)：plot(t,y,r-,t,y1,g:,t,y2,b*)6.图形加注功能将标题、坐标轴标记、网格线及文字注释加注到图形上，这些函数为：title 给图形加标题 xlable 给x轴加标注 ylable

9、 给y轴加标注 text 在图形指定位置加标注 gtext 将标注加到图形任意位置 grid on(off)打开、关闭坐标网格线 legend 添加图例 axis 控制坐标轴的刻度例：t=0:0.1:10y1=sin(t);y2=cos(t);plot(t,y1,r,t,y2,b-);x=1.7*pi;1.6*pi;y=-0.3;0.8;s=sin(t);cos(t);text(x,y,s);title(正弦和余弦曲线);legend(正弦,余弦)xlabel(时间t),ylabel(正弦、余弦)grid onaxis square axis的用法还有：axis(xmin xmax ymin

10、ymax)用行向量中 给出的值设定坐标轴的最大和最小值。如axis(-2 2 0 5)axis(equal)将两坐标轴设为相等 axis on(off)显示和关闭坐标轴的标 记、标志 axis auto 将坐标轴设置为自动刻度 （缺省值）7.fplot 绘制函数图函数fplot的调用格式:fplot(fun,lims)绘制函数fun在x区间 lims=xmin xmax的函数图。fplot(fun,lims,corline)以指定线形绘图。x,y=fplot(fun,lims)只返回绘图点的值,而不绘图。fplot(sin(x),tan(x),cos(x),2*pi*-1 1-1 1)fplo

11、t(humps,0 1,rp)（二）fill 基本二维绘图函数 fill的功能：绘制二维多边形并填充颜色例：x=1 2 3 4 5;y=4 1 5 1 4;fill(x,y,r)（三）特殊二维绘图函数 bar 绘制条形图 polar 绘制极坐标图 hist 绘制统计直方图 stairs 绘制阶梯图 stem 绘制火柴杆图 rose 绘制统计扇形图 comet 绘制彗星曲线 errorbar 绘制误差棒图 compass 复数向量图(罗盘图)feather 复数向量投影图(羽毛图)quiver 向量场图 area 区域图 pie 饼图 convhull 凸壳图 scatter 离散点图例：绘制阶

12、梯曲线x=0:pi/20:2*pi;y=sin(x);stairs(x,y)例：阶梯绘图h2=1 1;1-1;h4=h2 h2;h2-h2;h8=h4 h4;h4-h4;t=1:8;subplot(8,1,1);stairs(t,h8(1,:);axis(off)subplot(8,1,2);stairs(t,h8(2,:);axis(off)subplot(8,1,3);stairs(t,h8(3,:);axis(off)subplot(8,1,4);stairs(t,h8(4,:);axis(off)subplot(8,1,5);stairs(t,h8(5,:);axis(off)subp

13、lot(8,1,6);stairs(t,h8(6,:);axis(off)subplot(8,1,7);stairs(t,h8(7,:);axis(off)subplot(8,1,8);stairs(t,h8(8,:);axis(off)h2=1 1;1-1;h4=h2 h2;h2-h2;h8=h4 h4;h4-h4;t=1:8;for i=1:8subplot(8,1,i);stairs(t,h8(i,:)axis(off)end例：绘制极坐标绘图t=0:2*pi/90:2*pi;y=cos(4*t);polar(t,y)例：绘制火柴杆绘图 t=0:0.2:2*pi;y=cos(t);ste

14、m(y)例：绘制条形图 t=0:0.2:2*pi;y=cos(t);bar(y)例：绘制彗星曲线图 t=-pi:pi/500:pi;y=tan(sin(t)-sin(tan(t);comet(t,y)x=magic(6);area(x)x=1 2 3 4 5 6 7;y=0 0 0 1 0 0 0;pie(x,y)a=rand(200,1);b=rand(200,1);c=rand(200,1);scatter(a,b,100,c,p)二、三维绘图二、三维绘图三维绘图的主要功能：三维绘图的主要功能：绘制三维线图绘制三维线图 绘制等高线图绘制等高线图 绘制伪彩色图绘制伪彩色图 绘制三维网线图绘制

15、三维网线图 绘制三维曲面图、柱面图和球面图绘制三维曲面图、柱面图和球面图 绘制三维多面体并填充颜色绘制三维多面体并填充颜色（一）三维线图plot3 基本的三维图形指令调用格式：plot3(x,y,z)x,y,z是长度相同的向量plot3(X,Y,Z)X,Y,Z是维数相同的矩阵plot3(x,y,z,s)带开关量plot3(x1,y1,z1,s1,x2,y2,z2,s2,)二维图形的所有基本特性对三维图形全二维图形的所有基本特性对三维图形全都适用。都适用。定义三维坐标轴大小定义三维坐标轴大小 axis(xmin xmax ymin ymax zmin zmax)grid on(off)绘制三维网

16、格绘制三维网格 text(x,y,z,string)三维图形标注三维图形标注 子图和多窗口也可以用到三维图形中子图和多窗口也可以用到三维图形中例：绘制三维线图t=0:pi/50:10*pi;plot3(t,sin(t),cos(t),r:)例：绘制三维线图(参数为矩阵)X,Y=meshgrid(-2:0.1:2);Z=X.*exp(-X.2-Y.2);plot3(X,Y,Z),grid on(二)三维饼图pie3(4 3 6 8 9)（三）三维多边形fill3=fill 三维多边形的绘制和填色与二维多边形完全相同调用格式：fill3(x,y,z,s)与二维相同例：用随机顶点坐标画出5个粉色的三

17、角形，并用黄色的表示顶点y1=rand(3,5);y2=rand(3,5);y3=rand(3,5);fill3(y1,y2,y3,m);hold on;plot3(y1,y2,y3,yo)（四）三维网格图mesh 三维网格绘图函数调用格式：mesh(z)z为nm的矩阵，x与y 坐标为元素的下标 mesh(x,y,z)x,y,z分别为三维空 间的坐标位置例：矩阵的三维网格图z=rand(6);0.8808 0.0729 0.4168 0.7694 0.3775 0.4776 0.3381 0.7101 0.0964 0.6352 0.3826 0.7086 0.1895 0.8791 0.67

18、47 0.8965 0.6876 0.2380 0.7431 0.3594 0.5626 0.8784 0.1217 0.3910 0.7189 0.0899 0.8130 0.4865 0.0768 0.9759 0.8792 0.1610 0.8782 0.1131 0.1433 0.6288z=round(z)1 0 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1 0 1 1 1 1 0 1 0 1 1 0 0 1 0 1 0 0 1 1 0 1 0 0 1mesh(z)例：8阶hadamard矩阵的网格图h2=1 1;1-1;h4=h2 h2;h2-h2h8=h4 h4;h4-h4 1 1 1

19、 1 1 1 1 1 1 -1 1 -1 1 -1 1 -1 1 1 -1 -1 1 1 -1 -1 1 -1 -1 1 1 -1 -1 1 1 1 1 1 -1 -1 -1 -1 1 -1 1 -1 -1 1 -1 1 1 1 -1 -1 -1 -1 1 1 1 -1 -1 1 -1 1 1 -1mesh(h8)（五）三维曲面图surf 三维曲面绘图函数,与网格图类似与三维网格图的区别：网格图：线条有颜色，空挡是白色的（无颜色）曲面图：线条是黑色的，空挡有颜色（把线条之间的空挡填充颜色，沿z轴按每一网格变化）调用格式：surf(x,y,z)绘制三维曲面图，x,y,z 为图形坐标向量X,Y,Z

20、=peaks(30)%peaks为matlab自动生成的三维测试图形subplot(1,3,1);plot3(X,Y,Z)subplot(1,3,2);mesh(X,Y,Z)subplot(1,3,3);surf(X,Y,Z)surfc(X,Y,Z)带等高线的曲面图 X,Y,Z=peaks(30);surfc(X,Y,Z)surfl(X,Y,Z)被光照射带阴影 的曲面图X,Y,Z=peaks(30);surfl(X,Y,Z)cylinde(r,n)三维柱面绘图函数 r 为半径；n为柱面圆周等分数 例：绘制三维陀螺锥面 t1=0:0.1:0.9;t2=1:0.1:2;r=t1-t2+2;x,y,

21、z=cylinder(r,30);surf(x,y,z);grid sphere(n)三维球面绘图函数，n为球面等分数，缺省为20例：x,y,z=sphere(30);surf(x,y,z);（六）图形修饰方法图形颜色的修饰matlab 有极好的颜色表现功能，其颜色数据又构成了一维新的数据集合，也可称为四维图形colormap(MAP)色图设定函数，MAP为m3维色图矩阵图形颜色可根据需要任意生成，也可用matlab配备的色图函数matlab 的颜色数据集合为的颜色数据集合为红、绿、蓝三颜色矩阵红、绿、蓝三颜色矩阵R,G,B，维数，维数m3,它在它在0,1区间连续取值，理论区间连续取值，理论上

22、颜色种类可达无穷多种上颜色种类可达无穷多种 饱和色 0 0 0 黑色 0 0 1 兰色 0 1 0 绿色 0 1 1 浅兰 1 0 0 红色 1 0 1 粉红 1 1 0 黄色 1 1 1 白色 调和色0.5 0.5 05 灰色0.5 0 0 暗红色1 0.62 0.4 铜色0.49 1 0.8 浅绿0.49 1 0.83 宝石兰matlab 的色图函数：hsv 饱和值色图 gray 线性灰度色图 hot 暖色色图 cool 冷色色图 bone 兰色调灰色图 copper 铜色色图 pink 粉红色图 prism 光谱色图 jet 饱和值色图II flag 红、白、蓝交替色图shading f

23、aceted 网格修饰，缺省方式shading flat 去掉黑色线条，根据小方块的值确定颜色shading interp 颜色整体改变，根据小方块四角的值差补过度点的值确定颜色peaks(30);shading interp;colormap(hot)X,Y,Z=peaks(30);surfl(X,Y,Z)shading interp;colormap(cool);axis offpeaks(30);colormap(hot);colorbar(horiz)figure(2);colormap(cool);图形效果修饰透视与消隐 用于网格图裁剪修饰 用于网格图、曲面图视角修饰 观察不同角度的

24、三维视图其它修饰：a.水线修饰 b.等高线修饰透视与消隐p=peaks(30);mesh(p)；hidden on%不透明p=peaks(30);mesh(p);hidden off%透明裁减修饰p=peaks;p(30:40,20:30)=NAN*p(30:40,20:30);surf(p)p=peaks;p(30:40,20:30)=nan*p(30:40,20:30);mesh(peaks,p)视角修饰(函数view(az,el)az-方位角；el-俯视角缺省值为：az=-37.5;el=30例：观察不同视角的波峰图形z=peaks(40);subplot(2,2,1);mesh(z);

25、subplot(2,2,2);mesh(z);view(-15,60);subplot(2,2,3);mesh(z);view(-90,0);subplot(2,2,4);mesh(z);view(-7,-10);其它修饰：a.水线修饰（waterfall)waterfall(peaks(30)b.等高线修饰二维contour(Z,n)-绘制n条等高线C=contourc(Z,n)-计算n条等高线的坐标Clable(c)-给等高线加标注例、在二维平面上绘制peaks函数的10条等 高线contour(peaks,10);C=contourc(peaks,10);clabel(C)contour3(peaks,20)（五）、伪彩色图pcolor 常用于以二维平面图表现三维图形的效果，用颜色表示三维图形的高度。z=peaks(30)pcolor(z)小结：基本绘图函数 plot,plot3,mesh,surf要求掌握以上绘图函数的用法、简单图形标注、简单颜色设定作作 业业P134 5.15.4 5.75.9 其中，5.25.4绘制在一张图上即可