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类型第3章_Matlab图形系统.ppt

  • 上传人:hyngb9260
  • 文档编号:6561573
  • 上传时间:2019-04-17
  • 格式:PPT
  • 页数:51
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    第3章_Matlab图形系统.ppt
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    1、第三章 Matlab图形功能,一、二维图形的基本绘图命令 (1) Plot: 根据向量或矩阵的列绘制出x-y曲线 (2) Loglog: 在对数坐标下绘制x-y曲线 (3) Semilogx: x坐标为对数坐标,y为线性坐标绘制x-y曲线 (4) Xlabel: 给x轴加上标题 (5) Ylabel: 给Y轴加上标题 (6) Text: 在指定的位置上加上文本字串 (7) Grid: 显示网格曲线,1. plot(y) :以Y的序号为X轴,按向量Y的值绘制曲线 2. plot(x,y):以向量X为X轴,向量Y为Y轴,绘制出X-Y曲 线 3. plot(x,y1,cs1,x,y1,cs2) :以

    2、向量X为公共X轴,分别以向量Y1为Y轴, Y2为Y轴, 绘制多条X-Y曲线其中:c:曲线颜色字符, y(黄)、m(洋红)等s:曲线线型 4.title(注释内容) 5.xlabel(x向量解释) 6.ylabel(y向量解释) 7.hold on 保留已绘制的图形 8.legend(string1,string2) 给出插图说明 9. box off可关闭图形窗口边框,只留x-y轴,二、二维图形绘制常用命令及函数,三、二维图形应用举例 举例1:,1. x=0:pi/100:2*piy1=sin(x) plot(y1)grid on 2. plot(x,y1)xlabel(x)ylabel(si

    3、n(x)y=cos(x) 3.在一个图形窗口中画多个图形(1) 用Plot(x,y)画出一幅图形;用hold on命令保 留第一幅图;用Plot(x,y)画出另外图形,(2) plot(x,y1,cs1,x,y1,cs2) 例如: Plot(x,y1,r-,x,y2,g*) 4. 标注曲线(注意标记方法和字符转换)格式:text(x,y,标注内容)text(pi,0,leftarrow sin(alpha) 标注曲线text(pi/4-0.05 ,0,cos(alpha) rightarrow) 其中leftarrow、rightarrow、alpha均为text字符集中的字符序列。注意:利用

    4、text和num2str()函数完成较复杂的文本标注, num2str() 是将数字型转化为文本型的转换函数如:text(3*pi/4,sin(3*pi/4),leftarrow sin(3pi/4)=,num2str(sin(3*pi/4),5. 添加图例legendit 表示为斜体;bf 表示为黑体;rm:标准形式;“_”表示下标;“”表示上标,相应的指数或分母将分别被置于大括号“”内legend(it y=sin(x),it y=cos(x) 如: 标记上标:e(bf y=e-x2/2) 标记下标:title(it log_10(x),6. 用plotyy()函数 格式1: plotyy

    5、(x1,y1,x2,y2)plotyy(x1,y1,x2,y2,fun)其中fun:表示绘图方式,可为: plot,semilogx,semilogy,loglog 格式2: plotyy(x1,y1,x2,y2,fun1,fun2)以“fun1”方式绘制(x1,y1),以“fun2”绘制(x2,y2),7.图形窗口中进行分割成m*n个小窗口,每个窗口各绘一条曲线(1) 命令:subplot(2,2,1) 将图形窗口划分为4个小窗口,选择1为当前窗口(2) 举例:分别绘出sin(x)、cos(x)、tan(x)、cot(x)(余切)(3) 当前图形编辑: 注意:系统默认最后一个窗口为当前窗口,

    6、其它子窗口选取方法 在子图形窗口中,单击鼠标; 用subplot命令选取当前图形窗口,举例2: x=0:pi/50:2*pi k=1 26 51 76 101 x(k)= % 删除正切和余切的奇异点 figure(1) subplot(2,2,1) plot(x,sin(x),grid on subplot(2,2,2) plot(x,cos(x),grid on subplot(2,2,3) plot(x,tan(x),grid on subplot(2,2,4) plot(x,cot(x),grid on,8. 坐标轴控制 目的:设置图形显示区域为指定的区域,特别是在进行实验研究对比时,若

    7、干张图往往要有相同的坐标轴刻度 坐标轴控制命令:axis(xmin xmax ymin ymax )axis equal 可使图形的x 与y轴等长axis off 关闭坐标轴的显示axis on 打开坐标轴的显示,举例3:x=0:1/3000:1;y=cos(tan(pi*x)subplot(2,2,1),plot(x,y)title(复杂函数)subplot(2,2,2),plot(x,y)title(复杂函数的局部透视)axis(0.4 0.6 -1 1 ),9. 对数坐标与极坐标图形绘制(1) 对数坐标命令: semilogx(x,y)步骤: 产生数据; semilogx(x,y); t

    8、itle(y=log_10(x))举例:x=0.01:0.01:100y=log10(x)semilogx(x,y)title(y=log_10x曲线 ),9. 对数坐标与极坐标图形绘制,(2) 极坐标图形命令:polar(theta,rho,选项)其中:theta为极角,rho为极径,选项与plot函数相似。举例4:绘制r=sin(t)cos(t)的极坐标图,并标记数据点。t=0:pi/50:2*pi;r=sin(t).*cos(t);polar(t,r,-*);,10. 复杂图形绘制方法1: 提供数据;定义函数 ;plot(x,y)绘图举例: y1=1./(1+exp(-x)注意:定义函数

    9、时采用“.”运算方法2:建立函数文件,利用fplot()绘制格式:fplot(函数名,xmin xmax,误差)举例5:画出cos(tan(pi*x)步骤:定义m文件;function y=fofx(x) y=cos(tan(pi*x)绘图:fplot(fofx,0 1,1e-4),常用的二维统计分析图形函数:bar(x,y,选项) %条形图stairs(x,y,选项) %阶梯图stem(x,y,选项) %杆图fill(x1,y1,选项1,x2,y2,选项2,) %填充图feather(x,y) %矢量图 piecontour(a,n) %n条等高线,11. 二维统计分析图,(1)条形图bar

    10、x=1:10y=rand(10,1)bar(x,y) (2)矢量图 featherx=0:0.1*pi:2*piy=x.*sin(x)feather(x,y) (3)函数图 fplotlim=0,2*pi,-1,1fplot(sin(x),cos(x),lim),11. 二维统计分析图,(4)圆饼图piex=2 4 6 8pie(x,math,en,chi,music) (5)等高线图a=rossercontour(a,5) %5条等高线contour(a,7) %7条等高线,举例6:分别以条形图、阶梯图、杆图和填充图形式绘制曲线y=2sin(x)。 程序如下: x=0:pi/10:2*pi;

    11、 y=2*sin(x); subplot(2,2,1);bar(x,y,g); title(bar(x,y,g);axis(0,7,-2,2); subplot(2,2,2);stairs(x,y,b); title(stairs(x,y,b);axis(0,7,-2,2); subplot(2,2,3);stem(x,y,k); title(stem(x,y,k);axis(0,7,-2,2); subplot(2,2,4);fill(x,y,y); title(fill(x,y,y);axis(0,7,-2,2);,举例7: (1) 某企业全年各季度的产值(单位:万元)分别为:347,18

    12、27,2043,3025,试用饼图作统计分析。 (2) 绘制复数的向量图:7+2.9i、2-3i和-1.5-6i。 代码如下: subplot(1,2,1); pie(2347,1827,2043,3025); title(饼图); legend(一季度,二季度,三季度,四季度); subplot(1,2,2); compass(7+2.9i,2-3i,-1.5-6i); title(向量图);,12. 隐函数绘图:ezplot函数,(1) 对于函数f = f(x),ezplot函数的调用格式为:ezplot(f):在默认区间( -2,2 )绘制f = f(x)的图形。ezplot(f, a,

    13、b):在区间( a,b )绘制f = f(x)的图形。,(2) 对于隐函数f = f(x,y),ezplot函数的调用格式为: ezplot(f):在默认区间-2x2和-2y2绘制f(x,y) = 0的图形。ezplot(f, xmin,xmax,ymin,ymax):在区间xminxxmax和yminyymax绘制f(x,y) = 0的图形。 ezplot(f, a,b):在区间axb和ay b绘制f(x,y) = 0的图形。,(3) 对于参数方程x = x(t)和y = y(t),ezplot函数的调用格式为: ezplot(x,y):在默认区间0t2绘制x=x(t)和y=y(t)的图形。

    14、 ezplot(x,y, tmin,tmax):在区间tmin t tmax绘制x=x(t)和y=y(t)的图形。,举例8:隐函数绘图应用举例,subplot(2,2,1); ezplot(x2+y2-9);axis equal subplot(2,2,2); ezplot(x3+y3-5*x*y+1/5) subplot(2,2,3); ezplot(cos(tan(pi*x), 0,1) subplot(2,2,4); ezplot(8*cos(t),4*sqrt(2)*sin(t),0,2*pi),四、 三维图形绘制,1、三维曲线 Plot3(x,y,z)其中x,y,z为3个相同维数的向

    15、量。函数绘出这些向量表示的点的曲线。x=0:pi/50:10*piy=sin(x);z=cos(x);plot3(x,y,z);,例9:绘制三维曲线。 程序如下: t=0:pi/100:20*pi; x=sin(t); y=cos(t); z=t.*sin(t).*cos(t); plot3(x,y,z); title(Line in 3-D Space); xlabel(X);ylabel(Y);zlabel(Z); grid on;,2、三维曲面,(1)产生三维数据meshgrid函数产生平面区域内的网格坐标矩阵。其步骤为:x=a:d1:b; y=c:d2:d;X,Y=meshgrid(x

    16、,y);语句执行后,矩阵X的每一行都是向量x,行数等于向量y的元素的个数,矩阵Y的每一列都是向量y,列数等于向量x(?)的元素的个数。,(2)绘制三维曲面的函数mesh(x,y,z,c)surf(x,y,z,c) 其中:x,y,z是维数相同的矩阵。x,y是网格坐标矩阵,z是网格 点上的高度矩阵,c用于指定在不同高度下的颜色范围。meshc:带等高线的三维网格曲面函数meshz:带底座的三维网格曲面函数其用法与mesh不同的是:meshc在xy平面上绘制曲面在z轴方向的等高线,meshz在xy平面上绘制曲面的底座。,应用举例10 Mesh函数应用 (三维网格图)x=-8:0.5:8y=xa=on

    17、es(size(y)*xb=y*ones(size(x)c=sqrt(a.2+b.2)+epsz=sin(c)./cmesh(z) meshc函数应用 (三维网格图+等高线)x,y=meshgrid(-4:0.5:4)z=sqrt(x.2+y.2)meshc(z),meshz函数应用(在mesh的基础上增加了边界屏蔽作用) x,y=meshgrid(-4:0.5:4) z=sqrt(x.2+y.2) meshz(z) surf函数应用(绘制着色的三维表面)x,y=meshgrid(-4:0.5:4) z=sqrt(x.2+y.2)surf(z) Pie3函数应用(三维饼状图) x=2 4 6

    18、8; pie3(x,0,0,1,0),举例11:在xy平面内选择区域-8,8-8,8,绘制4种三维曲面图。 程序如下: x,y=meshgrid(-8:0.5:8); z=sin(sqrt(x.2+y.2)./sqrt(x.2+y.2+eps); subplot(2,2,1); mesh(x,y,z); title(mesh(x,y,z) subplot(2,2,2); meshc(x,y,z); title(meshc(x,y,z) subplot(2,2,3); meshz(x,y,z) title(meshz(x,y,z) subplot(2,2,4); surf(x,y,z); tit

    19、le(surf(x,y,z),3标准三维曲面 sphere函数的调用格式为:x,y,z=sphere(n) cylinder函数的调用格式为:x,y,z= cylinder(R,n) peaks 函数,称为多峰函数,常用于三维曲面的演示。,举例12:绘制标准三维曲面图形。 程序如下: t=0:pi/20:2*pi; x,y,z= cylinder(2+sin(t),30); subplot(2,2,1); surf(x,y,z); subplot(2,2,2); x,y,z=sphere; surf(x,y,z); subplot(2,1,2); x,y,z=peaks(30); surf(x

    20、,y,z);,4其他三维曲面 stem3函数绘制离散序列数据的三维杆图,常用格式为:stem3(z)stem3(x,y,z) pie3函数绘制三维饼图,常用格式为:pie3(x) fill3函数等效于三维函数fill,可在三维空间内绘制出填充过的多边形,常用格式为:fill3(x,y,z,c),举例13 :绘制三维图形: (1) 绘制魔方阵的三维条形图。 (2) 以三维杆图形式绘制曲线y=2sin(x)。 (3) 已知x=2347,1827,2043,3025,绘制饼图。 (4) 用随机的顶点坐标值画出五个黄色三角形。,subplot(2,2,1); bar3(magic(4) subplot

    21、(2,2,2); y=2*sin(0:pi/10:2*pi); stem3(y); subplot(2,2,3); pie3(2347,1827,2043,3025); subplot(2,2,4); fill3(rand(3,5),rand(3,5),rand(3,5), y ),举例13 : 绘制多峰函数的瀑布图和等高线图。 程序如下: subplot(1,2,1); X,Y,Z=peaks(30); waterfall(X,Y,Z) xlabel(X-axis),ylabel(Y-axis),zlabel(Z-axis); subplot(1,2,2); contour3(X,Y,Z,1

    22、2,k); %其中12代表高度的等级数 xlabel(X-axis),ylabel(Y-axis),zlabel(Z-axis);,5. 四维表现图Slice函数及其应用slice(x,y,z,v,SX,SY,SZ) 绘制向量SX,SY,SZ中的点沿着x,y,z方向的切片图。数组x,y,z用来定义v的坐标。在每一点的颜色必须由对容量v的插值来确定。 V必须为M*N*P阶的矩阵。x,y,z=meshgrid(-2:0.2:2,-2:0.25:2,-2:0.16:2) v=x.*exp(-x.2-y.2-z.2)slice(x,y,z,v,-1.2 0.8 2,2,-2 -0.2)colorbar

    23、(horiz) view(-30,45),五、图形处理的高级技术,1.颜色映像MATLAB采用颜色映像来处理图形颜色,也即RGB色系。该方法在MATLAB语言中借助矩阵完成,该矩阵为三列矩阵,分别代表R(红色)、G(绿色)和B(蓝色)按照一定的规律将各种颜色的映像元素综合在一起,构成了MATLAB语言的颜色映像,颜色映像在默认的状况下为64*3,每个颜色映像均描述了64种颜色的RGB属性。允许用户设置颜色映像矩阵的行数。,四、图形处理的高级技术,2色图色图(Color map)是MATLAB系统引入的概念。在MATLAB中,每个图形窗口只能有一个色图。色图是m3 的数值矩阵,它的每一行是RGB

    24、三元组。 色图矩阵可以人为地生成,也可以调用MATLAB提供的函数来定义色图矩阵。,3.三维表面图形的着色 三维表面图着色实际上就是在网格图的每一个网格片上涂上颜色。 surf函数用缺省的着色方式对网格片着色。 可以用shading命令来改变着色方式。shading faceted命令将每个网格片用其高度对应的颜色进行着色,但网格线仍保留着,其颜色是黑色。这是系统的缺省着色方式。,3.三维表面图形的着色 shading flat命令将每个网格片用同一个颜色进行着色,且网格线也用相应的颜色,从而使得图形表面显得更加光滑。 shading interp命令在网格片内采用颜色插值处理,得出的表面图显

    25、得最光滑。,小结:colormap(colormap): 颜色映像函数 pcolor(c) 伪色函数,以当前的颜色映像为矩阵C着色,根据矩阵元素的大小在当前颜色中查插值着色。 Shading 控制字符串, pcolor(c) 与Shading相结合。以不同的方式为图形元素着色。 Shading faceted (默认值),以平面作为着色单位 Shading interp 以插值形式为图形的像点着色 Shading flat 以平滑形式定义着色方式 rgbplot(colormap) 显示颜色映像函数,colorbar 显示颜色映像colorbar(vert) 垂直显示颜色标尺colorbar(

    26、horiz) 水平显示颜色标尺 brighten(beta) 色彩强弱调整。 Beta0增强, Beta0 减弱 caxis:控制图形中颜色显示的范围以及色彩与数值的对应关系。,举例14 :3种图形着色方式的效果展示。 程序如下: x,y,z=sphere(20); colormap(copper); subplot(1,3,1); surf(x,y,z); axis equal subplot(1,3,2); surf(x,y,z);shading flat; axis equal subplot(1,3,3); surf(x,y,z);shading interp; axis equal,

    27、4. 光照处理灯光设置的函数,其调用格式为:light(Color,选项1,Style,选项2,Position,选项3),举例14 :光照处理后的球面,程序如下: x,y,z=sphere(20); subplot(1,2,1); surf(x,y,z);axis equal; light(Posi,0,1,1); shading interp; hold on; plot3(0,1,1,p);text(0,1,1, light); subplot(1,2,2); surf(x,y,z);axis equal; light(Posi,1,0,1); shading interp; hold

    28、on; plot3(1,0,1,p);text(1,0,1, light);,举例15:绘制三维曲面图,并进行插值着色处理,裁掉图中x和y都小于0部分。程序如下: x,y=meshgrid(-5:0.1:5); z=cos(x).*cos(y).*exp(-sqrt(x.2+y.2)/4); surf(x,y,z);shading interp; pause %程序暂停,以显示裁剪后的曲面 i=find(x=0,(3) 四维表现图Slice函数及其应用slice(x,y,z,v,SX,SY,SZ) 绘制向量SX,SY,SZ中的点沿着x,y,z方向的切片图。数组x,y,z用来定义v的坐标。在每一

    29、点的颜色必须由对容量v的插值来确定。 V必须为M*N*P阶的矩阵。x,y,z=meshgrid(-2:0.2:2,-2:0.25:2,-2:0.16:2) v=x.*exp(-x.2-y.2-z.2)slice(x,y,z,v,-1.2 0.8 2,2,-2 -0.2)colorbar(horiz) view(-30,45),五、图像处理与动画制作 1.图象处理x,cmap= imread(文件名,文件类型) 读取图像的数据矩阵和色图矩阵。 注意:能调用的图形文件应在当前matlab的搜索路径上。imwrite(a, 文件名,文件类型) 写入文件。Image(c) 显示外部文件对应的图形。MA

    30、TLAB支持多种图像文件格式如bmp、jpg、jpeg、tif等,2image和imagesc函数这两个函数用于图像显示。为了保证图像的显示效果,一般还应使用colormap函数设置图像色图。例:有一图像文件flower.jpg,在图形窗口显示该图像。 程序如下:x,cmap=imread(flower.jpg); %读取图像的数据阵和色图阵image(x);colormap(cmap);axis image off %保持宽高比并取消坐标轴,3.动画制作:getframe、moviein和movie函数。 getframe函数:截取一幅画面信息(称为动画中的一帧),一幅画面信息形成一个很大的

    31、列向量。显然,保存n幅图面就需一个大矩阵。 moviein函数:建立一个足够大的n列矩阵。该矩阵用来保存n幅画面的数据,以备播放。 movie(m,n)函数:播放由矩阵m所定义的画面n次,缺省时播放一次。,举例16:绘制peaks函数曲面并且将它绕z轴旋转。程序如下: X,Y,Z=peaks(30); surf(X,Y,Z) axis(-3,3,-3,3,-10,10) axis off; shading interp; colormap(hot); m=moviein(20); %建立一个20列大矩阵 for i=1:20view(-37.5+24*(i-1),30) %改变视点m(:,i)=getframe; %将图形保存到m矩阵 end movie(m,2); %播放画面2次,

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