1、MATLAB绘图功能,作为一个功能强大的工具软件，Matlab具有很强的图形处理功能，提供了大量的二维、三维图形函数。由于系统采用面向对象的技术和丰富的矩阵运算，所以在图形处理方面即常方便又高效。,二维图形,一、 plot函数 函数格式：plot(x,y) 其中x和y为坐标向量 函数功能：以向量x、y为轴，绘制曲线。 【例1】 在区间0X2内，绘制正弦曲线Y=SIN（X），其程序为： x=0:pi/100:2*pi; y=sin(x); plot(x,y),【例2】同时绘制正、余弦两条曲线Y1=SIN（X）和Y2=COS（X），其程序为： x=0:pi/100:2*pi; y1=sin(x);
2、 y2=cos(x); plot(x,y1,x,y2) plot函数还可以为plot(x,y1,x,y2，x,y3，)形式，其功能是以公共向量x为X轴，分别以y1，y2，y3，为Y轴，在同一幅图内绘制出多条曲线。,二维图形,一、 plot函数,（一）线型与颜色 格式：plot(x,y1,cs,.) 其中c表示颜色， s表示线型。,二维图形,一、 plot函数,【例3】 用不同线型和颜色重新绘制例4.2图形，其程序为： x=0:pi/100:2*pi; y1=sin(x); y2=cos(x); plot(x,y1,go,x,y2,b-.) 其中参数go和b-.表示图形的颜色和线型。g表示绿色，
3、o表示图形线型为圆圈；b表示蓝色，-.表示图形线型为点划线。,（二）图形标记 在绘制图形的同时，可以对图形加上一些说明，如图形名称、图形某一部分的含义、坐标说明等，将这些操作称为添加图形标记。 title(加图形标题); xlabel(加X轴标记); ylabel(加Y轴标记); text(X,Y,添加文本);,二维图形,一、 plot函数,（三）设定坐标轴 用户若对坐标系统不满意，可利用axis命令对其重新设定。 axis(xmin xmax ymin ymax) 设定最大和最小值 axis （auto） 将坐标系统返回到自动缺省状态 axis （square） 将当前图形设置为方形 axi
4、s （equal） 两个坐标因子设成相等 axis （off） 关闭坐标系统 axis （on） 显示坐标系统,二维图形,一、 plot函数,【例4】 在坐标范围0X2,-2Y2内重新绘制正弦曲线，其程序为： x=linspace(0,2*pi,60);生成含有60个数据元素的向量X y=sin(x); plot(x,y); axis (0 2*pi -2 2);设定坐标轴范围,二维图形,一、 plot函数,（四）加图例 给图形加图例命令为legend。该命令把图例放置在图形空白处，用户还可以通过鼠标移动图例，将其放到希望的位置。 格式:legend(图例说明,图例说明);,二维图形,一、 p
5、lot函数,【例5】 为正弦、余弦曲线增加图例，其程序为： x=0:pi/100:2*pi; y1=sin(x); y2=cos(x); plot(x,y1,x,y2, -); legend(sin(x),cos(x);,（一）subplot（m,n,p） 该命令将当前图形窗口分成mn个绘图区，即每行n个，共m行，区号按行优先编号，且选定第p个区为当前活动区。,二维图形,二、 subplot函数,【例6】 在一个图形窗口中同时绘制正弦、余弦、正切、余切曲线，程序为： x=linspace(0,2*pi,60); y=sin(x); z=cos(x); t=sin(x)./(cos(x)+eps
6、); eps为系统内部常数 ct=cos(x)./(sin(x)+eps); subplot(2,2,1); 分成22区域且指定1号为活动区 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(tangent(x); axis (0 2*pi -40 40); subplot(2,2,4); plot(x,ct); title(cotangent(x); axis (0
7、2*pi -40 40);,二维图形,二、subplot函数,（二）多图形窗口 需要建立多个图形窗口，绘制并保持每一个窗口的图形，可以使用figure命令。 每执行一次figure命令，就创建一个新的图形窗口，该窗口自动为活动窗口，若需要还可以返回该窗口的识别号码，称该号码为句柄。句柄显示在图形窗口的标题栏中，即图形窗口标题。用户可通过句柄激活或关闭某图形窗口，而axis、xlabel、title等许多命令也只对活动窗口有效。,二维图形,二、subplot函数,重新绘制上例4个图形，程序变动后如下： x=linspace(0,2*pi,60); y=sin(x); z=cos(x); t=si
8、n(x)./(cos(x)+eps); ct=cos(x)./(sin(x)+eps); H1=figure; 创建新窗口并返回句柄到变量H1 plot(x,y); 绘制图形并设置有关属性 title(sin(x); axis (0 2*pi -1 1); H2=figure; 创建第二个窗口并返回句柄到变量H2 plot(x,z); 绘制图形并设置有关属性 title(cos(x);,axis (0 2*pi -1 1); H3=figure; 同上 plot(x,t); title(tangent(x); axis (0 2*pi -40 40); H4=figure; 同上 plot(x
9、,ct); title(cotangent(x); axis (0 2*pi -40 40);,二维图形,二、subplot函数,（三）hold命令 若在已存在图形窗口中用plot命令继续添加新的图形内容，可使用图形保持命令hold。发出命令hold on后，再执行plot命令，在保持原有图形或曲线的基础上，添加新绘制的图形。,二维图形,二、subplot函数,阅读如下程序： x=linspace(0,2*pi,60); y=sin(x); z=cos(x); plot(x,y,b); 绘制正弦曲线 hold on; 设置图形保持状态 plot(x,z,g); 保持正弦曲线同时绘制余弦曲线 a
10、xis (0 2*pi -1 1); legend(cos,sin); hold off 关闭图形保持,二维图形,二、subplot函数,三、 函数f(x)曲线 fplot函数则可自适应地对函数进行采样，能更好地反应函数的变化规律。 fplot函数格式：fplot(fname，lims，tol) 其中fname为函数名，以字符串形式出现，lims为变量取值范围，tol为相对允许误差，其其系统默认值为2e-3。 例：fplot(sin（x）,0 2*pi,-+) fplot(sin(x),cos(x),0 2*pi,1e-3,) 同时绘制正弦、余弦曲线,二维图形,为绘制f(x)=cos(tan(
11、x)曲线，可先建立函数文件fct.m，其内容为： function y=fct(x)y=cos(tan(pi*x); 用fplot函数调用fct.m函数，其命令为： fplot(fct,0 1,1e-4),二维图形,三、 函数f(x)曲线,特殊坐标图形,一、 对数坐标图形 （一）loglog(x,y) 双对数坐标 【例7】 绘制y=|1000sin(4x)|+1的双对数坐标图。程序为： x=0:0.1:2*pi； y=abs(1000*sin(4*x)+1； loglog(x,y); 双对数坐标绘图命令,（二）单对数坐标 以X轴为对数重新绘制上述曲线，程序为： x=0:0.01:2*pi y=
12、abs(1000*sin(4*x)+1 semilogx(x,y); 单对数X轴绘图命令 同样，可以以Y轴为对数重新绘制上述曲线，程序为： x=0:0.01:2*pi y=abs(1000*sin(4*x)+1 semilogy(x,y); 单对数Y轴绘图命令,特殊坐标图形,二、 极坐标图 函数polar(theta,rho)用来绘制极坐标图，theta为极坐标角度，rho为极坐标半径 【例8】 绘制sin(2*)*cos(2*)的极坐标图，程序为： theta=0:0.01:2*pi; rho=sin(2*theta).*cos(2*theta); polar(theta,rho); 绘制极
13、坐标图命令 title(polar plot);,特殊坐标图形,其它图形函数,除plot等基本绘图命令外，Matlab系统提供了许多其它特殊绘图函数，这里举一些代表性例子，更详细的信息用户可随时查阅在线帮助，其对应的M-file文件存放在系统matlabtoolboxmatlab目录下。,其它图形函数,一、阶梯图形 函数stairs(x,y)可以绘制阶梯图形，如下列程序段： x=-2.5:0.25:2.5; y=exp(-x.*x); stairs(x,y); 绘制阶梯图形命令 title(stairs plot);,其它图形函数,其它图形函数,二、条形图形 函数bar(x,y)可以绘制条形图
14、形，如下列程序段将绘制条形图形 x=-2.5:0.25:2.5; y=exp(-x.*x); bar(x,y); 绘制条形图命令,其它图形函数,其它图形函数,三、填充图形 fill(x,y,c)函数用来绘制并填充二维多边图形，x和y为二维多边形顶点坐标向量。字符 c 规定填充颜色，其取值前已叙述。 下述程序段绘制一正方形并以黄色填充：,4. 3 其它图形函数,其它图形函数,x=0 1 1 0 0; 正方形顶点坐标向量 y=0 0 1 1 0; fill(x,y,y);绘制并以黄色填充正方形图 再如： x=0:0.025:2*pi; y=sin(3*x); fill(x,y,0.5 0.3 0.
15、4); 颜色向量 Matlab系统可用向量表示颜色，通常称其为颜色向量。基本颜色向量用r g b表示，即RGB颜色组合；以RGB为基本色，通过 r,g,b在01范围内的不同取值可以组合出各种颜色。,4. 3 其它图形函数,二维绘图函数小结,plot 二维图形基本函数 fplot f(x)函数曲线绘制 fill 填充二维多边图形 polar 极坐标图 bar 条形图 loglog 双对数坐标图 semilogx X轴为对数的坐标图 semilogy Y轴为对数的坐标图 stairs 阶梯形图 axis 设置坐标轴 clf 清除图形窗口内容 close 关闭图形窗口,figure 创建图形窗口 g
16、rid 放置坐标网格线 gtext 用鼠标放置文本 hold 保持当前图形窗口内容 subplot 创建子图 text 放置文本 title 放置图形标题 xlabel 放置X轴坐标标记 ylabel 放置Y轴坐标标记,4. 3 其它图形函数,三维图形,一、 plot3函数 最基本的三维图形函数为plot3，它是将二维函数plot的有关功能扩展到三维空间，用来绘制三维图形。 函数格式：plot3(x1,y1,z1,c1,x2,y2,z2,c2,) 其中x1,y1,z1表示三维坐标向量，c1，c2表示线形或颜色。 函数功能：以向量x，y，z为坐标，绘制三维曲线。,【例9】 绘制三维螺旋曲线，其程
17、序为： t=0:pi/50:10*pi; y1=sin(t),y2=cos(t); plot3(y1,y2,t); title(helix),text(0,0,0,origin); xlabel(sin(t),ylabel(cos(t),zlabel(t); grid;,三维图形,二、mesh函数 mesh函数用于绘制三维网格图。在不需要绘制特别精细的三维曲面结构图时，可以通过绘制三维网格图来表示三维曲面。三维曲面的网格图最突出的优点是：它较好地解决了实验数据在三维空间的可视化问题。 函数格式：mesh(x,y,z,c) 其中x，y控制X和Y轴坐标，矩阵z是由(x，y)求得Z轴坐标，(x,y,
18、z)组成了三维空间的网格点；c用于控制网格点颜色。,三维图形,【例10】 下列程序绘制三维网格曲面图 x=0:0.15:2*pi; y=0:0.15:2*pi; z=sin(y)*cos(x); 矩阵相乘 mesh(x,y,z);,三、surf函数 surf用于绘制三维曲面图，各线条之间的补面用颜色填充。surf函数和mesh函数的调用格式一致。 函数格式: surf (x,y,z) 其中x，y控制X和Y轴坐标，矩阵z是由x，y求得的曲面上Z轴坐标。,三维图形,【例11】 下列程序绘制三维曲面图形 x=0:0.15:2*pi; y=0:0.15:2*pi; z=sin(y)*cos(x); 矩
19、阵相乘 surf(x,y,z); xlabel(x-axis),ylabel(y-axis),zlabel(z-label); title(3-D surf);,四、视点 视点位置可由方位角和仰角表示。方位角又称旋转角为视点位置在XY平面上的投影与X轴形成的角度，正值表示逆时针，负值表示顺时针。仰角又称视角为XY平面的上仰或下俯角，正值表示视点在XY平面上方，负值表示视点在XY平面下方。从不同视点绘制三维图形的函数为view。view(az,el)中的az为方位角，el为仰角。通过系统提供的多峰函数peaks的绘制例子，可进一步说明视点对图形的影响，以及view(az,el)函数的使用。,三维
20、图形,【例12】 不同视角图形 p=peaks; 系统提供的多峰函数 subplot(2,2,1); mesh(peaks,p); view(-37.5,30); 指定子图1的视点 title(azimuth=-37.5,elevation=30) subplot(2,2,2); mesh(peaks,p); view(-17,60); 指定子图2的视点 title(azimuth=-17,elevation=60),subplot(2,2,3); mesh(peaks,p); view(-90,0); 指定子图3的视点 title(azimuth=-90,elevation=0) subpl
21、ot(2,2,4); mesh(peaks,p); view(-7,-10);指定子图4的视点 title(azimuth=-7,elevation=-10),三维图形,五、等高线图 等高线图可通过函数contour3绘制。 【例13】 多峰函数peaks的等高线图 x,y,z=peaks(30); contour3(x,y,z,16); xlabel(x-axis),ylabel(y-axis),zlabel(z-axis); title(contour3 of peaks),三维图形,图形句柄,一、句柄 在Matlab系统中，绘图命令产生的每一个部分称为图形对象，系统在创建每一个对象时，都
22、为该对象分配唯一的一个值，称其为句柄，因此句柄就是图形对象标识符。对象、句柄以及图形对象等概念其实质是统一的，系统将每一个对象按树型层次结构组织起来，这些对象包括根对象，通常为计算机屏幕、图形窗口、坐标系统、线条、曲面、文本串、用户界面控制等。,根对象可包含一个或多个图形窗口对象，而一个图形窗口对象又可包含一组或多组坐标系子对象，线条、文本等其它对象都是坐标系的子对象。所有创建对象的函数当父对象不存在时，都会自动创建它。 计算机屏幕作为根对象自动建立，其句柄值为0。而Hf_f=figure命令则建立图形窗口对象，并返回它的句柄值给变量Hf_f。图形窗口的句柄为一整数，并显示在该窗口的标题栏，其
23、它图形对象的句柄为浮点数，Matlab提供了一系列与句柄操作有关的函数，如gcf 、gca等。为便于识别，用大写字母开头的变量表示句柄，如Hf_f等。,图形句柄,二、对象属性 所有图形对象都具有控制对象显示的属性。这些属性既包括对象的一般信息，如对象类型、对象的父对象及子对象等，也包括对象的一些特定信息，如坐标系对象的刻度等。用户可以获取、设置对象属性，以达到控制对象的目的。当创建一个对象时，系统用一组默认属性值定制对象，用户梢酝get命令获取这些属性值，同时也可通过set命令重新设置对象属性。 set命令格式为： set(H,name,value，) 将图形对象H的name属性设置为valu
24、e 其中H为句柄，name为属性名，value为name的属性值。,图形句柄,图形句柄,用set命令可以方便地设置图形对象属性，如下列程序段就是通过属性来定制图形。 x=0:0.1:4*pi; H=plot(x,sin(x); 返回正弦曲线句柄H set(H,LineStyle,*,LineWidth,0.1);设置正弦曲线线型与线宽 其中LineStyle为线型属性，LineWidth为线宽属性。,图形句柄,图形句柄,利用get(H)命令可以返回当前句柄H对象的属性。 键入命令：get(H) 系统返回当前图形对象的有关属性： 象H=get(0,CurrentFigure)则返回根对象的Cur
25、rentFigure的属性值，即当前图形窗口的句柄，相当于函数gcf。get(gcf,Children)则返回当前坐标系对象的句柄；类似的操作用户可在使用Matlab的过程中不断积累。,图形句柄,图形句柄,三、句柄应用 利用句柄操作的有关函数，用户可以查找、访问图形对象，以达到定制对象属性，改变对象显示效果的目的。 x=-pi:pi/20:pi; y=sin(x);z=cos(x); plot(x,y,r,x,z,g); Hl_lines=get(gca,Children); 获取正、余曲线句柄向量Hl_lines for k=1:size(Hl_lines) if get(Hl_lines(
26、k),Color)=0 1 0 0 1 0为绿颜色向 Hl_green=Hl_lines(k) 返回绿色线条句柄end end,图形句柄,动画设计,如果将Matlab产生的多幅图形保存起来，并利用系统提供的函数进行播放，就可产生动画效果。系统所提供的动画功能函数有getframe、moviein和movie。,getframe函数 getframe函数可将当前图形窗口作为一个画面取下并保存，格式为：m=getframe它将每一帧画面信息数据截取下来整理成列向量。该函数截取图形的点阵信息，图形窗口的大小，对数据向量的大小影响较大，窗口越大，所需存储容量越大。而图形的复杂性对数据容量要求没有直接的
27、关系。,动画设计,动画设计,moviein函数 函数m=moviein(n)用来建立一个足够大的n列的矩阵m，用来保存n幅画面的数据，以备播放。 movie函数 movie(m,n)以每秒n幅图形的速度播放由矩阵m的列向量所组成的画面。,动画设计,动画设计,【例14】 播放一个不断变化的眼球程序段。 m=moviein(20); 建立一个20个列向量组成的矩阵 for j=1:20plot(fft(eye(j+10) 绘制出每一幅眼球图并保存到m矩阵中m(:,j)=getframe; end movie(m,10);以每秒10幅的速度播放画面,动画设计,动画设计,再如下述程序段播放一个直径不断变化的球体。 n=30 x,y,z=sphere m=moviein(n); for j=1:nsurf(i*x,i*y,i*z)m(:,j)=getframe; end movie(m,30);,4.6 动画设计,习题,1在0 2范围内绘制二维曲线图y=sin(x)*cos(5x)。 2在0 2范围内绘制以Y轴为对数的二维曲线图， y=|1000sin(4x)|+1 3. 在6 2范围内用plot和fplot函数分别绘制二维曲线图。 4绘制z=sin(x)*cos(y)的三维网格和三维曲面图，x,y变化范围均为 0 2。,
