第四講+繪圖功能.PPt.ppt

第四講繪圖功能,作為一個(gè)功能強(qiáng)大的工具軟件，Matlab具有很強(qiáng)的圖形處理功能，提供了大量的二維、三維圖形函數(shù)。由于系統(tǒng)采用面向?qū)ο蟮募夹g(shù)和豐富的矩陣運(yùn)算，所以在圖形處理方面即常方便又高效。,4.0圖形窗口,Matlab自動(dòng)將圖形畫在圖形窗口上圖形窗口相對(duì)命令窗口等是獨(dú)立的窗口圖形窗口的屬性由系統(tǒng)和matlab共同控制格式：figure(n),4.1二維圖形,一、plot函數(shù)函數(shù)格式：plot(x,y)其中x和y為坐標(biāo)向量函數(shù)功能：以向量x、y為軸，繪制曲線。,其他格式：plot(y)plot(x1,y1,x2,y2,)說明：（1）plot（y）：當(dāng)y為向量時(shí)，則以y的元素為縱坐標(biāo)，以相應(yīng)元素下標(biāo)為橫坐標(biāo)，繪制連線圖。（2）plot（x1,y1,x2,y2,）：每對(duì)x、y必須符合plot（x，y）中的要求，不同對(duì)之間沒有影響，命令將對(duì)每一對(duì)x，y繪制曲線。,【例】在區(qū)間0X2內(nèi)，繪制正弦曲線Y=sin（X），其程序?yàn)椋簒=0:pi/100:2*pi;y=sin(x);plot(x,y),【例】同時(shí)繪制正、余弦兩條曲線Y1=sin（X）和Y2=cos（X），其程序?yàn)椋簒=0:pi/100:2*pi;y1=sin(x);y2=cos(x);plot(x,y1,x,y2)plot函數(shù)還可以為plot(x,y1,x,y2,x,y3,)形式，其功能是以公共向量x為X軸，分別以y1，y2，y3，為Y軸，在同一幅圖內(nèi)繪制出多條曲線。,4.1二維圖形,一、plot函數(shù),（一）線型與顏色格式：plot(x,y1,color_linestyle_marker,.)其中color_linestyle_marker為一個(gè)字符串，由顏色、線型、數(shù)據(jù)點(diǎn)的圖標(biāo)組成，color、linestyle、marker順序不定。,4.1二維圖形,一、plot函數(shù),【例】用不同線型和顏色繪制圖形，其程序?yàn)椋簒=0:pi/100:2*pi;y1=sin(x);y2=cos(x);plot(x,y1,go,x,y2,b-.)其中參數(shù)go和b-.表示圖形的顏色和線型。g表示綠色，o表示圖形線型為圓圈；b表示藍(lán)色，-.表示圖形線型為點(diǎn)劃線。,顏色字符定義表,線型字符定義表,（二）圖形標(biāo)記在繪制圖形的同時(shí)，可以對(duì)圖形加上一些說明，如圖形名稱、圖形某一部分的含義、坐標(biāo)說明等，將這些操作稱為添加圖形標(biāo)記。title(加圖形標(biāo)題);xlabel(加X軸標(biāo)記);ylabel(加Y軸標(biāo)記);text(X,Y,添加文本);gtext(string),4.1二維圖形,一、plot函數(shù),格式：text(x,y,string)text(x,y,z,string)text(.PropertyName,PropertyValue.),如：plot(0:pi/20:2*pi,sin(0:pi/20:2*pi)text(pi,0,leftarrowsin(pi),FontSize,18),gtext(string)用鼠標(biāo)在圖形窗口確定標(biāo)注位置，出現(xiàn)十字坐標(biāo)。如：plot(0:pi/20:2*pi,sin(0:pi/20:2*pi)gtext(正弦曲線),leftarrowrightarrowuparrowdownarrow,（三）設(shè)定坐標(biāo)軸用戶若對(duì)坐標(biāo)系統(tǒng)不滿意，可利用axis命令對(duì)其重新設(shè)定。axis(xminxmaxyminymax)設(shè)定最大和最小值axis（auto）將坐標(biāo)系統(tǒng)返回到自動(dòng)缺省狀態(tài)axis（square）將當(dāng)前圖形設(shè)置為方形axis（equal）兩個(gè)坐標(biāo)因子設(shè)成相等axis（off）關(guān)閉坐標(biāo)系統(tǒng)axis（on）顯示坐標(biāo)系統(tǒng),4.1二維圖形,一、plot函數(shù),【例】在坐標(biāo)范圍0X2,-2Y2內(nèi)重新繪制正弦曲線，其程序?yàn)椋簒=linspace(0,2*pi,60);%生成含有60個(gè)數(shù)據(jù)元素的向量Xy=sin(x);plot(x,y);axis(02*pi-22);%設(shè)定坐標(biāo)軸范圍,4.1二維圖形,一、plot函數(shù),（四）加圖例給圖形加圖例命令為legend。該命令把圖例放置在圖形空白處，用戶還可以通過鼠標(biāo)移動(dòng)圖例，將其放到希望的位置。格式:legend(圖例說明,圖例說明);,4.1二維圖形,一、plot函數(shù),【例5】為正弦、余弦曲線增加圖例，其程序?yàn)椋簒=0:pi/100:2*pi;y1=sin(x);y2=cos(x);plot(x,y1,x,y2,-);legend(sin(x),cos(x);,曲線和圖例對(duì)應(yīng),（五）hold命令若在已存在圖形窗口中用plot命令繼續(xù)添加新的圖形內(nèi)容，可使用圖形保持命令hold。發(fā)出命令holdon后，再執(zhí)行plot命令，在保持原有圖形或曲線的基礎(chǔ)上，添加新繪制的圖形。,閱讀如下程序：x=linspace(0,2*pi,60);y=sin(x);z=cos(x);plot(x,y,b);%繪制正弦曲線holdon;%設(shè)置圖形保持狀態(tài)plot(x,z,g);%保持正弦曲線同時(shí)繪制余弦曲線axis(02*pi-11);legend(cos,sin);holdoff%關(guān)閉圖形保持,（六）設(shè)置坐標(biāo)軸刻度set(gca,xtick,)set(gca,xtick,),（七）柵格控制gridongridoff,如：set(gca,xtick,0,0.1,0.5,1,2,3.2,4.7),%第三個(gè)參數(shù)升序原則排列,（一）subplot（m,n,p）該命令將當(dāng)前圖形窗口分成mn個(gè)繪圖區(qū)，即每行n個(gè)，共m行，區(qū)號(hào)按行優(yōu)先編號(hào)，且選定第p個(gè)區(qū)為當(dāng)前活動(dòng)區(qū)。,4.1二維圖形,二、subplot函數(shù),or2,2,3,【例】在一個(gè)圖形窗口中同時(shí)繪制正弦、余弦、正切、余切曲線，程序?yàn)椋簒=linspace(0,2*pi,60);y=sin(x);z=cos(x);t=sin(x)./(cos(x)+eps);eps為系統(tǒng)內(nèi)部常數(shù)ct=cos(x)./(sin(x)+eps);subplot(2,2,1);分成22區(qū)域且指定1號(hào)為活動(dòng)區(qū)plot(x,y);title(sin(x);axis(02*pi-11);subplot(2,2,2);,plot(x,z);title(cos(x);axis(02*pi-11);subplot(2,2,3);plot(x,t);title(tangent(x);axis(02*pi-4040);subplot(2,2,4);plot(x,ct);title(cotangent(x);axis(02*pi-4040);,4.1二維圖形,二、subplot函數(shù),（二）多圖形窗口需要建立多個(gè)圖形窗口，繪制并保持每一個(gè)窗口的圖形，可以使用figure命令。每執(zhí)行一次figure命令，就創(chuàng)建一個(gè)新的圖形窗口，該窗口自動(dòng)為活動(dòng)窗口，若需要還可以返回該窗口的識(shí)別號(hào)碼，稱該號(hào)碼為句柄。句柄顯示在圖形窗口的標(biāo)題欄中，即圖形窗口標(biāo)題。用戶可通過句柄激活或關(guān)閉某圖形窗口，而axis、xlabel、title等許多命令也只對(duì)活動(dòng)窗口有效。,4.1二維圖形,二、subplot函數(shù),繪制4個(gè)圖形，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);H1=figure;%創(chuàng)建新窗口并返回句柄到變量H1plot(x,y);%繪制圖形并設(shè)置有關(guān)屬性title(sin(x);axis(02*pi-11);H2=figure;%創(chuàng)建第二個(gè)窗口并返回句柄到變量H2plot(x,z);%繪制圖形并設(shè)置有關(guān)屬性title(cos(x);,axis(02*pi-11);H3=figure;%同上plot(x,t);title(tangent(x);axis(02*pi-4040);H4=figure;%同上plot(x,ct);title(cotangent(x);axis(02*pi-4040);,4.1二維圖形,二、subplot函數(shù),4.1二維圖形,圖形的旋轉(zhuǎn),4.2特殊坐標(biāo)圖形,一、對(duì)數(shù)坐標(biāo)圖形（一）loglog(x,y)雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)【例】繪制y=|1000sin(4x)|+1的雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)圖。程序?yàn)椋簒=0:0.1:2*pi;y=abs(1000*sin(4*x)+1;loglog(x,y);%雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)繪圖命令,（二）單對(duì)數(shù)坐標(biāo)以X軸為對(duì)數(shù)重新繪制上述曲線，程序?yàn)椋簒=0:0.01:2*pi;y=abs(1000*sin(4*x)+1;semilogx(x,y);%單對(duì)數(shù)X軸繪圖命令同樣，可以以Y軸為對(duì)數(shù)重新繪制上述曲線，程序?yàn)椋簒=0:0.01:2*pi;y=abs(1000*sin(4*x)+1;semilogy(x,y);%單對(duì)數(shù)Y軸繪圖命令,4.2特殊坐標(biāo)圖形,log,log10,log2用法：1、matlab中的log函數(shù)是數(shù)學(xué)中的ln，而非log，而我們常說的log實(shí)質(zhì)上是以10為底的對(duì)數(shù)，2、matlab中以10為底的對(duì)數(shù)需要用log10函數(shù)3、matlab中以2為底的對(duì)數(shù)需要用log2函數(shù)。,log(10)ans=2.3026log(exp(3)ans=3,log10(10)ans=1,log2(8)ans=3,例：,二、極坐標(biāo)圖函數(shù)polar(theta,rho)用來繪制極坐標(biāo)圖，theta為極坐標(biāo)角度，rho為極坐標(biāo)半徑【例】繪制sin(2*)*cos(2*)的極坐標(biāo)圖，程序?yàn)椋簍heta=0:0.01:2*pi;rho=sin(2*theta).*cos(2*theta);polar(theta,rho);%繪制極坐標(biāo)圖命令title(polarplot);,4.2特殊坐標(biāo)圖形,4.3其它圖形函數(shù),除plot等基本繪圖命令外，Matlab系統(tǒng)提供了許多其它特殊繪圖函數(shù)，這里舉一些代表性例子，更詳細(xì)的信息用戶可隨時(shí)查閱在線幫助，其對(duì)應(yīng)的M-file文件存放在系統(tǒng)matlabtoolboxmatlab目錄下。,4.3其它圖形函數(shù),一、階梯圖形函數(shù)stairs(x,y)可以繪制階梯圖形，如下列程序段：x=-2.5:0.25:2.5;y=exp(-x.*x);stairs(x,y);%繪制階梯圖形命令title(stairsplot);,4.3其它圖形函數(shù),4.3其它圖形函數(shù),二、條形圖形函數(shù)bar(x,y)可以繪制條形圖形，如下列程序段將繪制條形圖形x=-2.5:0.25:2.5;y=exp(-x.*x);bar(x,y);%繪制條形圖命令,4.3其它圖形函數(shù),4.3其它圖形函數(shù),三、填充圖形fill(x,y,c)函數(shù)用來繪制并填充二維多邊圖形，x和y為二維多邊形頂點(diǎn)坐標(biāo)向量。字符c規(guī)定填充顏色，其取值前已敘述。下述程序段繪制一正方形并以黃色填充：,4.3其它圖形函數(shù),4.3其它圖形函數(shù),x=01100;%正方形頂點(diǎn)坐標(biāo)向量y=00110;fill(x,y,y);%繪制并以黃色填充正方形圖再如：x=0:0.025:2*pi;y=sin(3*x);fill(x,y,);%顏色向量Matlab系統(tǒng)可用向量表示顏色，通常稱其為顏色向量?；绢伾蛄坑胷gb表示，即RGB顏色組合；以RGB為基本色，通過r,g,b在01范圍內(nèi)的不同取值可以組合出各種顏色。,4.3其它圖形函數(shù),二維繪圖函數(shù)小結(jié),plot二維圖形基本函數(shù)fplotf(x)函數(shù)曲線繪制fill填充二維多邊圖形polar極坐標(biāo)圖bar條形圖loglog雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)圖semilogxX軸為對(duì)數(shù)的坐標(biāo)圖semilogyY軸為對(duì)數(shù)的坐標(biāo)圖stairs階梯形圖axis設(shè)置坐標(biāo)軸clf清除圖形窗口內(nèi)容close關(guān)閉圖形窗口,figure創(chuàng)建圖形窗口grid放置坐標(biāo)網(wǎng)格線gtext用鼠標(biāo)放置文本hold保持當(dāng)前圖形窗口內(nèi)容subplot創(chuàng)建子圖text放置文本title放置圖形標(biāo)題xlabel放置X軸坐標(biāo)標(biāo)記ylabel放置Y軸坐標(biāo)標(biāo)記,4.3其它圖形函數(shù),4.4三維圖形,一、plot3函數(shù)最基本的三維圖形函數(shù)為plot3，它是將二維函數(shù)plot的有關(guān)功能擴(kuò)展到三維空間，用來繪制三維圖形。函數(shù)格式：plot3(x1,y1,z1,c1,x2,y2,z2,c2,)其中x1,y1,z1表示三維坐標(biāo)向量，c1，c2表示線形或顏色。函數(shù)功能：以向量x，y，z為坐標(biāo)，繪制三維曲線。,【例】繪制三維螺旋曲線，其程序?yàn)椋簍=0:pi/50:10*pi;y1=sin(t);y2=cos(t);plot3(y1,y2,t);title(helix);text(0,0,0,origin);%原點(diǎn)標(biāo)識(shí)xlabel(sin(t);ylabel(cos(t);zlabel(t);grid;,4.4三維圖形,二、mesh函數(shù)mesh函數(shù)用于繪制三維網(wǎng)格圖。在不需要繪制特別精細(xì)的三維曲面結(jié)構(gòu)圖時(shí)，可以通過繪制三維網(wǎng)格圖來表示三維曲面。三維曲面的網(wǎng)格圖最突出的優(yōu)點(diǎn)是：它較好地解決了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在三維空間的可視化問題。函數(shù)格式：mesh(x,y,z,c)其中x，y控制X和Y軸坐標(biāo)，矩陣z是由(x，y)求得Z軸坐標(biāo)，(x,y,z)組成了三維空間的網(wǎng)格點(diǎn)；c用于控制網(wǎng)格點(diǎn)顏色。,4.4三維圖形,【例】下列程序繪制三維網(wǎng)格曲面圖figure(1);x=0:0.15:2*pi;y=0:0.15:2*pi;z=sin(y)*cos(x);%矩陣相乘mesh(x,y,z);,meshc(.):drawsacontourplotbeneaththemesh.meshz(.):drawsacurtainplot(i.e.,areferenceplane)aroundthemesh.,三、surf函數(shù)surf用于繪制三維曲面圖，各線條之間的補(bǔ)面用顏色填充。surf函數(shù)和mesh函數(shù)的調(diào)用格式一致。函數(shù)格式:surf(x,y,z)其中x，y控制X和Y軸坐標(biāo)，矩陣z是由x，y求得的曲面上Z軸坐標(biāo)。,4.4三維圖形,【例】下列程序繪制三維曲面圖形figure(2);x=0:0.15:2*pi;y=0:0.15:2*pi;z=sin(y)*cos(x);%矩陣相乘surf(x,y,z);xlabel(x-axis),ylabel(y-axis),zlabel(z-label);title(3-Dsurf);,surfc(.):drawsacontourplotbeneaththesurface.,四、視點(diǎn)視點(diǎn)位置可由方位角和仰角表示。方位角又稱旋轉(zhuǎn)角為視點(diǎn)位置在XY平面上的投影與X軸形成的角度，正值表示逆時(shí)針，負(fù)值表示順時(shí)針。仰角又稱視角為XY平面的上仰或下俯角，正值表示視點(diǎn)在XY平面上方，負(fù)值表示視點(diǎn)在XY平面下方。從不同視點(diǎn)繪制三維圖形的函數(shù)為view。view(az,el)中的az為方位角，el為仰角。通過系統(tǒng)提供的多峰函數(shù)peaks的繪制例子，可進(jìn)一步說明視點(diǎn)對(duì)圖形的影響，以及view(az,el)函數(shù)的使用。,4.4三維圖形,【例】不同視角圖形p=peaks;%系統(tǒng)提供的多峰函數(shù)subplot(2,2,1);mesh(peaks,p);view(-37.5,30);%指定子圖1的視點(diǎn)title(azimuth=-37.5,elevation=30)subplot(2,2,2);mesh(peaks,p);view(-17,60);%指定子圖2的視點(diǎn)title(azimuth=-17,elevation=60),subplot(2,2,3);mesh(peaks,p);view(-90,0);%指定子圖3的視點(diǎn)title(azimuth=-90,elevation=0)subplot(2,2,4);mesh(peaks,p);view(-7,-10);%指定子圖4的視點(diǎn)title(azimuth=-7,elevation=-10),4.4三維圖形,五、等高線圖等高線圖可通過函數(shù)contour3繪制。【例】多峰函數(shù)peaks的等高線圖x,y,z=peaks(30);contour3(x,y,z,16);xlabel(x-axis);ylabel(y-axis);zlabel(z-axis);title(contour3ofpeaks),4.4三維圖形,4.5圖形句柄,一、句柄在Matlab系統(tǒng)中，繪圖命令產(chǎn)生的每一個(gè)部分稱為圖形對(duì)象，系統(tǒng)在創(chuàng)建每一個(gè)對(duì)象時(shí)，都為該對(duì)象分配唯一的一個(gè)值，稱其為句柄，因此句柄就是圖形對(duì)象標(biāo)識(shí)符。對(duì)象、句柄以及圖形對(duì)象等概念其實(shí)質(zhì)是統(tǒng)一的，系統(tǒng)將每一個(gè)對(duì)象按樹型層次結(jié)構(gòu)組織起來，這些對(duì)象包括根對(duì)象，通常為計(jì)算機(jī)屏幕、圖形窗口、坐標(biāo)系統(tǒng)、線條、曲面、文本串、用戶界面控制等。,根對(duì)象可包含一個(gè)或多個(gè)圖形窗口對(duì)象，而一個(gè)圖形窗口對(duì)象又可包含一組或多組坐標(biāo)系子對(duì)象，線條、文本等其它對(duì)象都是坐標(biāo)系的子對(duì)象。所有創(chuàng)建對(duì)象的函數(shù)當(dāng)父對(duì)象不存在時(shí)，都會(huì)自動(dòng)創(chuàng)建它。計(jì)算機(jī)屏幕作為根對(duì)象自動(dòng)建立，其句柄值為0。而Hf_f=figure命令則建立圖形窗口對(duì)象，并返回它的句柄值給變量Hf_f。圖形窗口的句柄為一整數(shù)，并顯示在該窗口的標(biāo)題欄，其它圖形對(duì)象的句柄為浮點(diǎn)數(shù)，Matlab提供了一系列與句柄操作有關(guān)的函數(shù)，如gcf、gca等。為便于識(shí)別，用大寫字母開頭的變量表示句柄，如Hf_f等。,4.5圖形句柄,二、對(duì)象屬性所有圖形對(duì)象都具有控制對(duì)象顯示的屬性。這些屬性既包括對(duì)象的一般信息，如對(duì)象類型、對(duì)象的父對(duì)象及子對(duì)象等，也包括對(duì)象的一些特定信息，如坐標(biāo)系對(duì)象的刻度等。用戶可以獲取、設(shè)置對(duì)象屬性，以達(dá)到控制對(duì)象的目的。當(dāng)創(chuàng)建一個(gè)對(duì)象時(shí)，系統(tǒng)用一組默認(rèn)屬性值定制對(duì)象，用戶通過get命令獲取這些屬性值，同時(shí)也可通過set命令重新設(shè)置對(duì)象屬性。set命令格式為：set(H,name,value，)將圖形對(duì)象H的name屬性設(shè)置為value其中H為句柄，name為屬性名，value為name的屬性值。,4.5圖形句柄,4.5圖形句柄,用set命令可以方便地設(shè)置圖形對(duì)象屬性，如下列程序段就是通過屬性來定制圖形。x=0:0.1:4*pi;H=plot(x,sin(x);%返回正弦曲線句柄Hset(H,LineStyle,o,LineWidth,0.1);%設(shè)置正弦曲線線型與線寬其中LineStyle為線型屬性，LineWidth為線寬屬性。,4.5圖形句柄,4.5圖形句柄,利用get(H)命令可以返回當(dāng)前句柄H對(duì)象的屬性。鍵入命令：get(H)系統(tǒng)返回當(dāng)前圖形對(duì)象的有關(guān)屬性：如：H=get(0,CurrentFigure)則返回根對(duì)象的CurrentFigure的屬性值，即當(dāng)前圖形窗口的句柄，相當(dāng)于函數(shù)gcf。get(gcf,Children)則返回當(dāng)前坐標(biāo)系對(duì)象的句柄；類似的操作用戶可在使用Matlab的過程中不斷積累。,4.5圖形句柄,A=figure();B=figure();C=get(0,CurrentFigure)C=2,對(duì)前例用get(H),例如：,4.5圖形句柄,三、句柄應(yīng)用利用句柄操作的有關(guān)函數(shù)，用戶可以查找、訪問圖形對(duì)象，以達(dá)到定制對(duì)象屬性，改變對(duì)象顯示效果的目的。x=-pi:pi/20:pi;y=sin(x);z=cos(x);plot(x,y,r,x,z,g);Hl_lines=get(gca,Children);%獲取正、余曲線句柄向Hl_linesfork=1:size(Hl_lines)ifget(Hl_lines(k),Color)=010%010為綠顏色向量Hl_green=Hl_lines(k)%返回綠色線條句柄endend,4.5圖形句柄,圖形句柄引用：hfig=figure;set(hfig,Name,最后時(shí)間點(diǎn)voltage);plot(0:1,0:1)%最后時(shí)間點(diǎn)上的空間圖gridon;title(voltage),4.6動(dòng)畫設(shè)計(jì),如果將Matlab產(chǎn)生的多幅圖形保存起來，并利用系統(tǒng)提供的函數(shù)進(jìn)行播