MATLAB程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)(圖形處理)ppt課件

1、1MATLAB程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)MATLAB的圖形處理2二維圖形二維圖形l基本繪圖命令plot(Y) Y為實(shí)向量，則以Y的索引坐標(biāo)作為橫坐標(biāo)，Y作為縱坐標(biāo)來繪制圖形。例： ?y=rand(100,1); ?plot(y)3 如果Y為復(fù)數(shù)向量，則以向量的實(shí)部作為橫坐標(biāo)，虛部作為縱坐標(biāo)，來繪制圖形。例：?x=rand(100,1);?z=x+y.*i;?plot(z)4plot(X,Y) 第一個(gè)變量作為橫坐標(biāo)，第二個(gè)變量作為縱坐標(biāo)。例： ?x=0:0.01*pi:pi; ?y=sin(x).*cos(x); ?plot(x,y)注：兩個(gè)向量必須維數(shù)相同且同為行向量或列向量。00.511.52

2、2.533.5-0.5-0.4-0.3-0.2-0.100.10.20.30.40.55 當(dāng)X和Y為同階矩陣時(shí)，按照矩陣的行或列操作，可以在同一幅圖中繪出所有曲線。例： ?x=0:0.01*pi:pi; ?y=sin(x),cos(x); ?plot(x,x,y);00.511.522.533.5-1-0.8-0.6-0.4-0.200.20.40.60.816plot(X,Y,s) s參數(shù)： - 實(shí)線. 點(diǎn)* 星號(hào) 上三角 ： 點(diǎn)線o 圓s 方形 右三角 - 虛線 + +號(hào)v 下三角p 正五邊形 y 黃色m 紫紅色c 藍(lán)綠色r 紅色 g 綠色b 藍(lán)色w 白色k 黑色 上述參數(shù)的不同組合可以為

3、圖形設(shè)置不同的線形、顏色和標(biāo)識(shí)，調(diào)用時(shí)以單引號(hào)來引用，各選項(xiàng)直接相連，不需要分隔符。7例：?x=0:0.1*pi:pi;?y=sin(x);?z=cos(x);?plot(x,y,-k,x,z,-.rd)00.511.522.533.5-1-0.8-0.6-0.4-0.200.20.40.60.818特殊二維圖形函數(shù)特殊二維圖形函數(shù)l特殊坐標(biāo)系的二維函數(shù)對(duì)數(shù)坐標(biāo) semilogx、semilogy、loglog格式與plot類似。例： ?x=1:0.1*pi:2*pi; ?y=sin(x); ?semilogx(x,y,-*)100101-1-0.8-0.6-0.4-0.200.20.40.6

4、0.819極坐標(biāo)系 polar(theta,rho) polar(theta,rho,s)其中，theta為角向量，rho為幅向量，s為圖形屬性選項(xiàng)。例：?x=1:0.01*pi:4*pi;?y=sin(x/2)+x;?polar(x,y,-) 6.2792 12.5584302106024090270120300150330180010雙y軸坐標(biāo)系 plotyy(X1,Y1,X2,Y2) plotyy(X1,Y1,X2,Y2,fun) plotyy(X1,Y1,X2,Y2,fun1,fun2)其中，fun、fun1、fun2可以為plot、semilogx、semilogy、loglog等。

5、例：?x=1:0.1*pi:2*pi;?y=sin(x);?z=exp(x);?plotyy(x,y,x,z,plot,semilogy)1234567-1011234567050011l二維特殊函數(shù)圖 area 填充繪圖fplot函數(shù)圖繪制 bar 條形圖hist直方圖 barh 水平條形圖paretoPareto圖 comet 彗星圖pie餅狀圖 errorbar 誤差帶圖plotmatrix 分散矩陣圖 ezplot 簡(jiǎn)單繪制函數(shù)圖ribbon三位圖的二維條狀顯示 ezpolar 簡(jiǎn)單繪制極坐標(biāo)圖scatter散射圖 feather 矢量圖stem離散序列餅狀圖 fill 多邊形填充st

6、airs階梯圖12例：繪制條形圖?x=1:10;?y=rand(10,1);?bar(x,y);例：繪制矢量圖?x=0:0.1*pi:2*pi;?y=x.*sin(x);?feather(x,y)1234567891000.10.20.30.40.50.60.70.80.91051015202530-5-4-3-2-101213l例：函數(shù)圖形繪制?lim=0,2*pi,-1,1;?fplot(sin(x),cos(x),lim)0123456-1-0.8-0.6-0.4-0.200.20.40.60.8114l例：繪制餅圖?x=2 4 6 8;?pie(x)10%20%30%40%15l繪制等

7、高線圖 contour(Z,N/V) contour(X,Y,Z,N/V) N為所繪等高線的條數(shù)，V為輸入向量，等高線的值為對(duì)應(yīng)向量的元素值。例：?a=rosser;?v=-1000,-500,-100,0,100,500,1000;?contour(a,v) ?contourf(a,v)1234567812345678123456781234567816三維圖形三維圖形l基本繪圖命令 plot3函數(shù) plot3(x,y,z) x,y,z為相同維數(shù)的向量，繪出這些向量表示的點(diǎn)的曲線。 plot3(X,Y,Z) X,Y,Z為相同階數(shù)的矩陣，繪出矩陣列向量的曲線。 plot3(X,Y,Z,s) s

8、為定義線型的字符串。 plot3(x1,y1,z1,s1,x2,y2,s2,)17例：繪三維螺旋線?x=0:pi/50:10*pi;?y=sin(x);?z=cos(x);?plot3(x,y,z);02040-101-1-0.500.5118網(wǎng)圖函數(shù) X,Y=meshgrid(x,y) x,y為給定向量，用來定義網(wǎng)格的劃分區(qū)域和劃分方法。矩陣X和Y為網(wǎng)格劃分后的數(shù)據(jù)矩陣。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)-505-202-101219 mesh(X,Y,Z) 繪制彩

9、色網(wǎng)格面圖形 mesh(x,y,Z) x,y為兩個(gè)向量，要求 length(y),length(x)=size(Z) mesh(Z) m,n=size(Z), 則使用x=1:n及y=1:m例：?x=-8:0.5:8;y=x;?a=ones(size(y)*x;?b=y*ones(size(x);?c=sqrt(a.2+b.2)+eps;?z=sin(c)./c;?mesh(z)20 meshc與mesh調(diào)用方式相同，且能繪制相應(yīng)的等高線。例：?x,y=meshgrid(-4:0.5:4);?z=sqrt(x.2+y.2);?meshc(z)0102001020024621 meshz與mesh

10、調(diào)用方式相同，增加了邊界面屏蔽。例：?x,y=meshgrid(-4:0.5:4);?z=sqrt(x.2+y.2);?meshz(x,y,z)22著色函數(shù) surf(X,Y,Z) 繪制著色的三維表面圖，參數(shù)設(shè)置與mesh相同。例：?x,y=meshgrid(-4:0.5:4);?z=sqrt(x.2+y.2);?surf(x,y,z)-505-505024623三維等高線例：?waterfall(z)?x,y=meshgrid(-4:0.5:4);?contour3(peaks(x,y),25);5101551015-1001024l特殊三維圖形函數(shù) bar3 三維條形圖surfc 著色與等

11、高線結(jié)合 comet3 三維彗星軌跡圖trisurf 三角形表面圖 ezgraph3 函數(shù)控制繪制三位圖trimesh 三角形網(wǎng)格圖 pie3 三維餅狀圖waterfall 瀑布圖 scatter3 三維散射圖cylinder 柱面圖 stem3 三維離散數(shù)據(jù)圖sphere 球面圖25繪三維餅圖例：?x=2 4 6 8;?pie3(x,0,0,1,0)40%30%10%20%26柱面圖:X,Y,Z=cylinder(R,N)R為母線向量，N為旋轉(zhuǎn)圓周上分割線的條數(shù)。例：?x=0:pi/20:pi*3;?r=5+cos(x);?a,b,c=cylinder(r,30);?mesh(a,b,c)2

12、7圖形處理常用技術(shù)圖形處理常用技術(shù)l圖形控制坐標(biāo)軸控制函數(shù) axis(V) V為坐標(biāo)軸范圍數(shù)組： 二維圖形：V=XMIN,XMAX,YMIN,YMAX 三維圖形：V=XMIN,XMAX,YMIN,YMAX,ZMIN,ZMAX28 axis 控制字符串 auto自動(dòng)模式 axis當(dāng)前坐標(biāo)設(shè)置固定 equal控制各坐標(biāo)軸的分度使其相等 square 使繪圖區(qū)為正方形 normal 解除對(duì)坐標(biāo)軸的任何限制 29坐標(biāo)軸縮放函數(shù) zoom 控制字符串 實(shí)現(xiàn)對(duì)二維圖的縮放 on 允許對(duì)圖形縮放 off 禁止對(duì)圖形縮放 (factor) 以factor為縮放因子進(jìn)行坐標(biāo)軸縮放 out 恢復(fù)所進(jìn)行的一切縮放

13、xon 只允許對(duì)x軸進(jìn)行縮放 yon 只允許對(duì)y軸進(jìn)行縮放30平面坐標(biāo)網(wǎng)格函數(shù) grid on/off 顯示和取消網(wǎng)格坐標(biāo)軸封閉函數(shù) box on/off 四周顯示坐標(biāo)軸和常規(guī)坐標(biāo)軸31圖形的標(biāo)注圖形的標(biāo)注l坐標(biāo)軸標(biāo)注 title xlabel ylabel(標(biāo)注,屬性1,屬性值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(正弦函數(shù),Fontsize,12,fontweight,bold,fontn

14、ame,黑體)32特殊符號(hào)的輸入 轉(zhuǎn)義符號(hào) alphaGamma betaDelta gammaTheta deltaLambda epsilonXi zetaPi etaomega theta 33標(biāo)注的顯示控制 bf 黑體 it 斜體 rm 標(biāo)準(zhǔn)形式 fontnamefontname 字體名 fontsize(fontsize) 字體大小 特殊符號(hào)如”、”“、”“等，用”來引導(dǎo)。34上標(biāo)和下標(biāo) 調(diào)用符為”_”和”,相應(yīng)的內(nèi)容置于 內(nèi)。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

15、.40.50.60.70.80.91 y=e-x2/235l文本標(biāo)注 text(x,y,標(biāo)注文本及控制字符串) (x,y)為給定標(biāo)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)=-7.70736復(fù)雜文本標(biāo)注例：?x=1:0.1*pi:2*pi;?y=sin(x);?plot(x,y);?text(3*pi/4,sin(3*pi/4),le

16、ftarrow 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)=-0.7071137l交互式文本標(biāo)注 gtext(s) 執(zhí)行時(shí)，圖形中出現(xiàn)“十”字型交叉線供用戶選擇標(biāo)注位置。S為標(biāo)注內(nèi)容的字符串，標(biāo)注內(nèi)容為多行時(shí)，s

17、為一單元型字符數(shù)組。38l圖例標(biāo)注 legend(標(biāo)注1，標(biāo)注2，) 標(biāo)注1、標(biāo)注2等分別對(duì)應(yīng)繪圖過程中繪制的先后順序的曲線。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)39 legend(標(biāo)注,定位代號(hào)) 定位代號(hào)： 0 自動(dòng)定位 1 右上角 2 左上角 3 左下角 4 右下角 1 右外側(cè)40圖形的保持和子圖圖形的保持和子圖l圖形的保持 hold on 啟動(dòng)圖形保持功能，此后所有的圖形都添加到當(dāng)前的圖形窗口中，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)調(diào)整坐標(biāo)。

18、 hold off 關(guān)閉圖形保持功能。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)41l子圖 subplot(m,n,p) 將一個(gè)圖形窗口分隔成mn格區(qū)域，參數(shù)p指定子繪圖區(qū)域。例：?x=0:0.1*pi:2*pi;?subplot(2,2,1);?plot(x,sin(x),-*)?ti

19、tle(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(x)*cos(x)02468-2-1012sin(x)+cos(x)42圖形處理的高級(jí)技術(shù)圖形處理的高級(jí)技術(shù)l顏色

20、采用RGB色系，由矩陣R,G,B來表示顏色的映像。RGB顏色000黑色111白色100紅色010綠色001藍(lán)色110黃色101洋紅011青色2/301天藍(lán)11/20橘黃0.500深紅0.50.50.5灰色43常用的顏色映像（默認(rèn)狀態(tài)為643顏色矩陣）顏色映像相應(yīng)顏色系顏色映像相應(yīng)顏色系 autumn紅黃色系 hsv紅色調(diào)飽和色系 bone藍(lán)色灰系 jet藍(lán)色調(diào)飽和色系 colorcube增強(qiáng)顏色系 lines線性色系 cool青和洋紅色系 pink柔和色系 copper銅色系 prism棱鏡色系 flag紅白藍(lán)黑交替色系 spring洋紅、黃色系 gray線性灰色色系 summer綠黃色系 h

21、ot黑紅黃白色系 winter藍(lán)綠色系 vgaWindows16位色系44l著色過程l生成顏色映像 colormap(c) c為顏色映像矩陣，3列，行數(shù)不限l圖形應(yīng)用函數(shù) 如pcolor、colorbar等l著色方式 shading c c為控制字符串，分別為faceted、interp和flat。其中faceted以平面作為著色單位，為默認(rèn)形式；interp以插值形式為圖形像點(diǎn)著色；flat以平滑形式著色。45l pcolor(c) 以當(dāng)前的顏色映像為矩陣c進(jìn)行著色。例：?colormap(hot(80)?pcolor(rand(6,8);?shading interp46l rgbplot

22、(c) 將矩陣的三列值分別以紅、綠、藍(lán)繪出。02040608000.20.40.60.8147l colorbar(vert) %垂直顯示顏色標(biāo)尺l colorbar(horiz) %水平顯示顏色標(biāo)尺例：?x,y,z=peaks;?mesh(x,y,z);?colormap(hot(80);?colorbar48l brighten(beta) beta大于零時(shí)，增加當(dāng)前的色彩強(qiáng)度；相反，當(dāng)beta小于零時(shí)，削弱當(dāng)前的顏色強(qiáng)度。49l caxis(cmin,cmax)l cmin,cmax=caxis 函數(shù)自動(dòng)控制圖形中色彩和數(shù)值的對(duì)應(yīng)關(guān)系。l colordef color none 將圖形背

23、景與窗口背景設(shè)為相同 color black 將圖形背景設(shè)為黑色 color white 將圖形背景設(shè)為白色50視覺與光照視覺與光照l視覺控制view(az,el) az為方位角，即xy平面旋轉(zhuǎn)的角度，順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)的角度為正；el為仰角，即從xy平面向z軸旋轉(zhuǎn)的角度，朝向z軸的旋轉(zhuǎn)（仰視）為正角度；單位均為度，而非弧度。view(2) 二維圖形中視角的默認(rèn)值(0,90)view(3) 三維圖形中視角的默認(rèn)值(-37.5,30)az,el=view 返回當(dāng)前圖形的視角。51例: Z軸正方向俯視圖?contourf(a,v)?x,y,z=peaks;?colormap(hsv(100)?mesh

24、(x,y,z)?view(0,90)52 viewmtx 給出指定視角的正交轉(zhuǎn)換矩陣。?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 1.000053 rotate3d 觸發(fā)圖形窗口的Rotate3d選項(xiàng)，使用戶可以方便的以鼠標(biāo)來控制視角的變化。54l光照控制 light(屬性1,屬性值1,屬性2,屬性值2,) 屬性包括Color, Style, Position和Visible等。 例：?x,y,z=peaks;?mesh(x,y,z)?light(position,1,1,1) 55 lighting 光源模式 光源模式為flat、gouraud、phong以及none等；其中flat為平面模式，光照單元為圖形網(wǎng)格；gourand為點(diǎn)模式，光照單元為象素點(diǎn)；phong為以象素