第5章MATLAB繪圖3

1、第第5章章 MATLAB繪圖繪圖5.1 二維數(shù)據(jù)曲線圖二維數(shù)據(jù)曲線圖5.2 其他二維圖形其他二維圖形5.3 隱函數(shù)繪圖隱函數(shù)繪圖5.4 三維圖形三維圖形5.5 圖形修飾處理圖形修飾處理5.6 圖像處理與動(dòng)畫制作圖像處理與動(dòng)畫制作 視覺是人們感受世界、認(rèn)識(shí)自然的最重要依靠。 數(shù)據(jù)可視化的目的在于：通過圖形，從一堆雜亂的離散數(shù)據(jù)中觀察數(shù)據(jù)間的內(nèi)在關(guān)系，觀察數(shù)據(jù)間的內(nèi)在關(guān)系，感受由圖形所傳遞的內(nèi)在本質(zhì)感受由圖形所傳遞的內(nèi)在本質(zhì)。MATLAB一向注重?cái)?shù)據(jù)的圖形表示，并不斷地采用新技術(shù)改進(jìn)和完備其可視化功能。 離散數(shù)據(jù)和離散函數(shù)的可視化離散數(shù)據(jù)和離散函數(shù)的可視化 眾所周知：一對(duì)實(shí)數(shù)標(biāo)量可表示為平面上的一

2、個(gè)點(diǎn)；進(jìn)而，一對(duì)實(shí)數(shù)“向量”可表現(xiàn)為平面上的一組點(diǎn)。MATLAB就是利用這種幾何比擬法實(shí)現(xiàn)了離散數(shù)據(jù)可視化。至于離散函數(shù)可視化的步驟是：先根據(jù)離散函數(shù)特征選定一組自變量；再根據(jù)所給離散函數(shù)算得相應(yīng)的，然后在平面上幾何地表現(xiàn)這組向量對(duì)。 【例5.1-1】圖形表示離散函數(shù)。（圖5.1-1） n=(-10:10); y=abs(n); plot(n,y,r.,MarkerSize,20) axis equal grid on xlabel(n) 連續(xù)函數(shù)連續(xù)函數(shù)的可視化的可視化 連續(xù)函數(shù)可視化包含三個(gè)重要環(huán)節(jié)： 一，從連續(xù)函數(shù)獲得一組采樣數(shù)據(jù)，即選定一組自變量采樣點(diǎn)（包括采樣的起點(diǎn)、終點(diǎn)和采樣步長(zhǎng)）

3、，并計(jì)算相應(yīng)的函數(shù)值； 二，離散數(shù)據(jù)的可視化； 三，圖形上離散點(diǎn)的連續(xù)化。 【例5.1-2】用圖形表示連續(xù)調(diào)制波形。（圖5.1-2）t1=(0:11)/11*pi;t2=(0:400)/400*pi;t3=(0:50)/50*pi;y1=sin(t1).*sin(9*t1);y2=sin(t2).*sin(9*t2);y3=sin(t3).*sin(9*t3);subplot(2,2,1),plot(t1,y1,r.)%axis(0,pi,-1,1),title(1)點(diǎn)過少的離散圖形點(diǎn)過少的離散圖形)subplot(2,2,2),plot(t1,y1,t1,y1,r.)%axis(0,pi,-

4、1,1),title(2)點(diǎn)過少的連續(xù)圖形點(diǎn)過少的連續(xù)圖形)subplot(2,2,3),plot(t2,y2,r.)%axis(0,pi,-1,1),title(3)點(diǎn)密集的離散圖形點(diǎn)密集的離散圖形)subplot(2,2,4),plot(t3,y3)%axis(0,pi,-1,1),title(4)點(diǎn)足夠的連續(xù)圖形點(diǎn)足夠的連續(xù)圖形) Matlab繪制連續(xù)曲線時(shí)，會(huì)根據(jù)用戶指定的離散采樣點(diǎn)，自動(dòng)地進(jìn)行插值計(jì)算，進(jìn)而繪制連續(xù)的曲線 若自變量的采樣點(diǎn)數(shù)不足夠多，則無論哪種方法都不能真實(shí)反映原函數(shù)二維數(shù)據(jù)曲線圖二維數(shù)據(jù)曲線圖繪制繪制單根單根二維曲線二維曲線plot函數(shù)的基本調(diào)用格式為：函數(shù)的基本調(diào)

5、用格式為：plot(x,y) 其中其中x和和y為長(zhǎng)度相同的向量，分別用于存儲(chǔ)為長(zhǎng)度相同的向量，分別用于存儲(chǔ)x坐標(biāo)和坐標(biāo)和y坐標(biāo)數(shù)據(jù)。坐標(biāo)數(shù)據(jù)。例例5-1 在在0 x2 區(qū)間內(nèi)，繪制曲線區(qū)間內(nèi)，繪制曲線 y=2e-0.5xcos(4x)程序如下：程序如下：x=0:pi/100:2*pi;y=2*exp(-0.5*x).*cos(4*pi*x);plot(x,y)例例5-2 繪制曲線。繪制曲線。程序如下：程序如下：t=0:0.1:2*pi;x=t.*sin(3*t);y=t.*sin(t).*sin(t);plot(x,y);plot函數(shù)最簡(jiǎn)單的調(diào)用格式是只包含一個(gè)輸入?yún)?shù)：函數(shù)最簡(jiǎn)單的調(diào)用格式是

6、只包含一個(gè)輸入?yún)?shù)：plot(x)在這種情況下，在這種情況下，當(dāng)當(dāng)x是實(shí)向量時(shí)，以該向量元素的下是實(shí)向量時(shí)，以該向量元素的下標(biāo)為橫坐標(biāo)標(biāo)為橫坐標(biāo)，元素值為縱坐標(biāo)畫出一條連續(xù)曲線，元素值為縱坐標(biāo)畫出一條連續(xù)曲線，這實(shí)際上是繪制折線圖。這實(shí)際上是繪制折線圖。繪制多根二維曲線繪制多根二維曲線1plot函數(shù)的輸入?yún)?shù)是矩陣形式函數(shù)的輸入?yún)?shù)是矩陣形式 (1) 當(dāng)當(dāng)x是向量，是向量，y是有一維與是有一維與x同維的矩陣時(shí)，則繪同維的矩陣時(shí)，則繪制出多根不同顏色的曲線。制出多根不同顏色的曲線。曲線條數(shù)等于曲線條數(shù)等于y矩陣的矩陣的另一維數(shù)另一維數(shù)，x被作為這些曲線共同的橫坐標(biāo)。被作為這些曲線共同的橫坐標(biāo)。

7、(2) 當(dāng)當(dāng)x,y是同維矩陣時(shí)，則以是同維矩陣時(shí)，則以x,y對(duì)應(yīng)對(duì)應(yīng)列元素為橫、縱坐標(biāo)分別繪制曲線，列元素為橫、縱坐標(biāo)分別繪制曲線，曲線條數(shù)等于矩陣的列數(shù)曲線條數(shù)等于矩陣的列數(shù)。 (3) 對(duì)只包含一個(gè)輸入?yún)?shù)的對(duì)只包含一個(gè)輸入?yún)?shù)的plot函數(shù)，當(dāng)輸入?yún)?shù)函數(shù)，當(dāng)輸入?yún)?shù)是實(shí)矩陣時(shí)，則是實(shí)矩陣時(shí)，則按列繪制每列元素值相對(duì)其下標(biāo)按列繪制每列元素值相對(duì)其下標(biāo)的曲線，曲線條數(shù)等于輸入?yún)?shù)矩陣的列數(shù)的曲線，曲線條數(shù)等于輸入?yún)?shù)矩陣的列數(shù)。當(dāng)輸入?yún)?shù)是復(fù)數(shù)矩陣時(shí)，則按列分別以元素實(shí)部當(dāng)輸入?yún)?shù)是復(fù)數(shù)矩陣時(shí)，則按列分別以元素實(shí)部和虛部為橫、縱坐標(biāo)繪制多條曲線。和虛部為橫、縱坐標(biāo)繪制多條曲線。2含多個(gè)輸入?yún)?/p>

8、數(shù)的含多個(gè)輸入?yún)?shù)的plot函數(shù)函數(shù)調(diào)用格式為：調(diào)用格式為：plot(x1,y1,x2,y2,xn,yn)(1) 當(dāng)輸入?yún)?shù)都為向量時(shí)，當(dāng)輸入?yún)?shù)都為向量時(shí)，x1和和y1，x2和和y2，xn和和yn分別組成一組向量對(duì)分別組成一組向量對(duì)，每一組向量對(duì)的長(zhǎng)，每一組向量對(duì)的長(zhǎng)度可以不同。每一向量對(duì)可以繪制出一條曲線，度可以不同。每一向量對(duì)可以繪制出一條曲線，這樣可以在同一坐標(biāo)內(nèi)繪制出多條曲線。這樣可以在同一坐標(biāo)內(nèi)繪制出多條曲線。 (2) 當(dāng)輸入?yún)?shù)有矩陣形式時(shí)，配對(duì)的當(dāng)輸入?yún)?shù)有矩陣形式時(shí)，配對(duì)的x,y按對(duì)應(yīng)列按對(duì)應(yīng)列元素為橫、縱坐標(biāo)分別繪制曲線，曲線條數(shù)等于元素為橫、縱坐標(biāo)分別繪制曲線，曲線條數(shù)等

9、于矩陣的列數(shù)。矩陣的列數(shù)。例例5-3 分析下列程序繪制的曲線。分析下列程序繪制的曲線。x1=linspace(0,2*pi,100);x2=linspace(0,3*pi,100);x3=linspace(0,4*pi,100);y1=sin(x1);y2=1+sin(x2);y3=2+sin(x3);x=x1;x2;x3;y=y1;y2;y3;plot(x,y,x1,y1-1)3具有兩個(gè)縱坐標(biāo)具有兩個(gè)縱坐標(biāo)標(biāo)度標(biāo)度的圖形的圖形在在MATLAB中，如果需要中，如果需要繪制出具有不同縱坐標(biāo)標(biāo)繪制出具有不同縱坐標(biāo)標(biāo)度的兩個(gè)圖形度的兩個(gè)圖形，可以使用，可以使用plotyy繪圖函數(shù)。調(diào)用繪圖函數(shù)。調(diào)用

10、格式為：格式為：plotyy(x1,y1,x2,y2)其中其中x1,y1對(duì)應(yīng)一條曲線，對(duì)應(yīng)一條曲線，x2,y2對(duì)應(yīng)另一條曲線。對(duì)應(yīng)另一條曲線。橫橫坐標(biāo)的標(biāo)度相同，縱坐標(biāo)有兩個(gè)坐標(biāo)的標(biāo)度相同，縱坐標(biāo)有兩個(gè)，左縱坐標(biāo)用于，左縱坐標(biāo)用于x1,y1數(shù)據(jù)對(duì)，右縱坐標(biāo)用于數(shù)據(jù)對(duì)，右縱坐標(biāo)用于x2,y2數(shù)據(jù)對(duì)。數(shù)據(jù)對(duì)。例例5-4 用不同標(biāo)度在同一坐標(biāo)內(nèi)繪制曲線用不同標(biāo)度在同一坐標(biāo)內(nèi)繪制曲線y1=0.2e-0.5xcos(4x) 和和y2=2e-0.5xcos(x)。程序如下：程序如下：x=0:pi/100:2*pi;y1=0.2*exp(-0.5*x).*cos(4*pi*x);y2=2*exp(-0.5*

11、x).*cos(pi*x);plotyy(x,y1,x,y2);4圖形保持圖形保持hold on/off命令控制是命令控制是保持原有圖形還是刷新保持原有圖形還是刷新原有原有圖形，不帶參數(shù)的圖形，不帶參數(shù)的hold命令在兩種狀態(tài)之間進(jìn)行命令在兩種狀態(tài)之間進(jìn)行切換。切換。例例5-5 采用圖形保持，在同一坐標(biāo)內(nèi)繪制曲線采用圖形保持，在同一坐標(biāo)內(nèi)繪制曲線y1=0.2e-0.5xcos(4x) 和和y2=2e-0.5xcos(x)。程序如下：程序如下：x=0:pi/100:2*pi;y1=0.2*exp(-0.5*x).*cos(4*pi*x);plot(x,y1)hold ony2=2*exp(-0.

12、5*x).*cos(pi*x);plot(x,y2);hold off5.1.3 設(shè)置曲線樣式設(shè)置曲線樣式MATLAB提供了一些繪圖選項(xiàng)，用于確定提供了一些繪圖選項(xiàng)，用于確定所繪曲線所繪曲線的線型、顏色和數(shù)據(jù)點(diǎn)標(biāo)記符號(hào)，它們可以組合的線型、顏色和數(shù)據(jù)點(diǎn)標(biāo)記符號(hào)，它們可以組合使用使用。例如，。例如，“b-.”表示藍(lán)色點(diǎn)劃線，表示藍(lán)色點(diǎn)劃線，“y:d”表示表示黃色虛線并用菱形符標(biāo)記數(shù)據(jù)點(diǎn)。當(dāng)選項(xiàng)省略時(shí)，黃色虛線并用菱形符標(biāo)記數(shù)據(jù)點(diǎn)。當(dāng)選項(xiàng)省略時(shí)，MATLAB規(guī)定，線型一律用實(shí)線，顏色將根據(jù)曲規(guī)定，線型一律用實(shí)線，顏色將根據(jù)曲線的先后順序依次。線的先后順序依次。要設(shè)置曲線樣式可以在要設(shè)置曲線樣式可以

13、在plot函數(shù)中加繪圖選項(xiàng)，其函數(shù)中加繪圖選項(xiàng)，其調(diào)用格式為：調(diào)用格式為：plot(x1,y1,選項(xiàng)選項(xiàng)1,x2,y2,選項(xiàng)選項(xiàng)2,xn,yn,選項(xiàng)選項(xiàng)n)例例5-6 在同一坐標(biāo)內(nèi)，分別用不同線型和顏色繪制曲在同一坐標(biāo)內(nèi)，分別用不同線型和顏色繪制曲線線y1=0.2e-0.5xcos(4x) 和和y2=2e-0.5xcos(x)，標(biāo)記兩，標(biāo)記兩曲線曲線交叉點(diǎn)交叉點(diǎn)。程序如下：程序如下：x=linspace(0,2*pi,1000);y1=0.2*exp(-0.5*x).*cos(4*pi*x);y2=2*exp(-0.5*x).*cos(pi*x);k=find(abs(y1-y2) y=exp

14、(log(x).2+4.*log(x)-3); subplot(2,2,1) plot(x,y) subplot(2,2,2) semilogx(x,y) subplot(2,2,3) semilogy(x,y) subplot(2,2,4) loglog(x,y)2極坐標(biāo)圖極坐標(biāo)圖polar函數(shù)用來繪制極坐標(biāo)圖，其調(diào)用格式為：函數(shù)用來繪制極坐標(biāo)圖，其調(diào)用格式為：polar(theta,rho,選項(xiàng)選項(xiàng))其中其中theta為極坐標(biāo)極角，為極坐標(biāo)極角，rho為極坐標(biāo)矢徑為極坐標(biāo)矢徑，選項(xiàng)，選項(xiàng)的內(nèi)容與的內(nèi)容與plot函數(shù)相似。函數(shù)相似。例例5-12 繪制繪制r=sin(t)cos(t)的極坐標(biāo)圖

15、，并標(biāo)記數(shù)據(jù)的極坐標(biāo)圖，并標(biāo)記數(shù)據(jù)點(diǎn)。點(diǎn)。程序如下：程序如下：t=0:pi/50:2*pi;r=sin(t).*cos(t);polar(t,r,-*);例：繪制極坐標(biāo)繪圖t=0:2*pi/90:2*pi;y=cos(4*t);polar(t,y) 0.2 0.4 0.6 0.8 130210602409027012030015033018005.2.2 二維統(tǒng)計(jì)分析圖二維統(tǒng)計(jì)分析圖在在MATLAB中，二維統(tǒng)計(jì)分析圖形很多，常見的有中，二維統(tǒng)計(jì)分析圖形很多，常見的有條形圖、階梯圖、桿圖和填充圖等，所采用的函條形圖、階梯圖、桿圖和填充圖等，所采用的函數(shù)分別是：數(shù)分別是：bar(x,y,選項(xiàng)選項(xiàng))

16、stairs(x,y,選項(xiàng)選項(xiàng))stem(x,y,選項(xiàng)選項(xiàng))fill(x1,y1,選項(xiàng)選項(xiàng)1,x2,y2,選項(xiàng)選項(xiàng)2,)例例5-13 分別以條形圖、階梯圖、桿圖和填充圖形式分別以條形圖、階梯圖、桿圖和填充圖形式繪制曲線繪制曲線y=2sin(x)。程序如下：程序如下：x=0:pi/10:2*pi;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

17、(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);0246-2-1012bar(x,y,g)0246-2-1012stairs(x,y,b)0246-2-1012stem(x,y,k)0246-2-1012fill(x,y,y)5.3 隱函數(shù)繪圖隱函數(shù)繪圖MATLAB提供了一個(gè)提供了一個(gè)ezplot函數(shù)繪制隱函數(shù)圖形函數(shù)繪制隱函數(shù)圖形，下面介紹其用法。下面介紹其用法。(1) 對(duì)于函數(shù)對(duì)于函數(shù)f = f(x)，ezplot函數(shù)的調(diào)用格式為：函數(shù)的

18、調(diào)用格式為：ezplot(f)：在默認(rèn)區(qū)間：在默認(rèn)區(qū)間-2x2繪制繪制f = f(x)的圖形。的圖形。ezplot(f, a,b)：在區(qū)間：在區(qū)間axb繪制繪制f = f(x)的圖形。的圖形。(2) 對(duì)于隱函數(shù)對(duì)于隱函數(shù)f = f(x,y)，ezplot函數(shù)的調(diào)用格式為：函數(shù)的調(diào)用格式為：ezplot(f)：在默認(rèn)區(qū)間：在默認(rèn)區(qū)間-2x2和和-2y2繪制繪制f(x,y) = 0的圖形。的圖形。ezplot(f, xmin,xmax,ymin,ymax)：在區(qū)間：在區(qū)間xminxxmax和和yminyymax繪制繪制f(x,y) = 0的圖的圖形。形。ezplot(f, a,b)：在區(qū)間：在區(qū)間

19、axb和和ay b繪制繪制f(x,y) = 0的圖形。的圖形。(3) 對(duì)于參數(shù)方程對(duì)于參數(shù)方程x = x(t)和和y = y(t)，ezplot函數(shù)的調(diào)函數(shù)的調(diào)用格式為：用格式為：ezplot(x,y)：在默認(rèn)區(qū)間：在默認(rèn)區(qū)間0t2繪制繪制x=x(t)和和y=y(t)的圖形。的圖形。ezplot(x,y, tmin,tmax)：在區(qū)間：在區(qū)間tmin t tmax繪繪制制x=x(t)和和y=y(t)的圖形。的圖形。例例5-15 隱函數(shù)繪圖應(yīng)用舉例。隱函數(shù)繪圖應(yīng)用舉例。程序如下：程序如下：subplot(2,2,1);ezplot(x2+y2-9);axis equalsubplot(2,2,2

20、);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)xyx2+y2-9 = 0-505-505xyx3+y3-5 x y+1/5 = 0-505-50500.51-1-0.500.51xcos(tan( x)-505-505xyx = 8 cos(t), y = 4 sqrt(2) sin(t)5.4 三維圖形三維圖形5.4.1 三維三維曲線曲線plot3函數(shù)與函數(shù)與plot函數(shù)用法十分相似，其調(diào)用格式為：

21、函數(shù)用法十分相似，其調(diào)用格式為：plot3(x1,y1,z1,選項(xiàng)選項(xiàng)1,x2,y2,z2,選項(xiàng)選項(xiàng)2,xn,yn,zn,選項(xiàng)選項(xiàng)n) 其中每一組其中每一組x,y,z組成一組曲線的坐標(biāo)參數(shù)，選項(xiàng)的定組成一組曲線的坐標(biāo)參數(shù)，選項(xiàng)的定義和義和plot函數(shù)相同。當(dāng)函數(shù)相同。當(dāng)x,y,z是同維向量時(shí)，則是同維向量時(shí)，則x,y,z 對(duì)應(yīng)元素構(gòu)成一條三維曲線。當(dāng)對(duì)應(yīng)元素構(gòu)成一條三維曲線。當(dāng)x,y,z是同維矩陣時(shí)，是同維矩陣時(shí)，則以則以x,y,z對(duì)應(yīng)對(duì)應(yīng)列元素繪制三維曲線列元素繪制三維曲線，曲線，曲線條數(shù)等于條數(shù)等于矩陣列數(shù)矩陣列數(shù)。例例5-16 繪制三維曲線。繪制三維曲線。程序如下：程序如下：t=0:pi

22、/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;-1-0.500.51-1-0.500.51-40-2002040XLine in 3-D SpaceYZ5.4.2 三維曲面三維曲面1產(chǎn)生三維數(shù)據(jù)產(chǎn)生三維數(shù)據(jù)在在MATLAB中，中，利用利用meshgrid函數(shù)產(chǎn)生平面函數(shù)產(chǎn)生平面區(qū)域內(nèi)的網(wǎng)格坐標(biāo)矩陣區(qū)域內(nèi)的網(wǎng)格坐標(biāo)矩陣。其格式為：。其格式為：x=a:d1:b; y=c:d2:d;X,Y=mesh

23、grid(x,y);語句執(zhí)行后，語句執(zhí)行后，矩陣矩陣X的每一行都是向量的每一行都是向量x，行，行數(shù)等于向量數(shù)等于向量y的元素的個(gè)數(shù)，矩陣的元素的個(gè)數(shù)，矩陣Y的每一的每一列都是向量列都是向量y，列數(shù)等于向量，列數(shù)等于向量x的元素的個(gè)的元素的個(gè)數(shù)。數(shù)。X,Y = meshgrid(1:3,10:14)X = 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3Y = 10 10 10 11 11 11 12 12 12 13 13 13 14 14 142繪制三維曲面的函數(shù)繪制三維曲面的函數(shù)surf函數(shù)和函數(shù)和mesh函數(shù)的調(diào)用格式為：函數(shù)的調(diào)用格式為：mesh(x,y,z,c)surf(x

24、,y,z,c)一般情況下，一般情況下，x,y,z是維數(shù)相同的矩陣。是維數(shù)相同的矩陣。x,y是網(wǎng)格坐是網(wǎng)格坐標(biāo)矩陣，標(biāo)矩陣，z是是網(wǎng)格點(diǎn)上的高度矩陣網(wǎng)格點(diǎn)上的高度矩陣，c用于指定在用于指定在不同高度下的顏色范圍。不同高度下的顏色范圍。例例5-17 繪制三維曲面圖繪制三維曲面圖z=sin(x+sin(y)-x/10程序如下：程序如下：x,y=meshgrid(0:0.25:4*pi);z=sin(x+sin(y)-x/10;mesh(x,y,z);axis(0 4*pi 0 4*pi -2.5 1);此外，還有帶等高線的三維網(wǎng)格曲面函數(shù)此外，還有帶等高線的三維網(wǎng)格曲面函數(shù)meshc和和帶底座的三維

25、網(wǎng)格曲面函數(shù)帶底座的三維網(wǎng)格曲面函數(shù)meshz。其用法與。其用法與mesh類似，不同的是類似，不同的是meshc還在還在xy平面上繪制曲平面上繪制曲面在面在z軸方向的等高線，軸方向的等高線，meshz還在還在xy平面上繪制平面上繪制曲面的底座。曲面的底座。05100510-2.5-2-1.5-1-0.500.51 clf,x=-4:4;y=x;X,Y=meshgrid(x,y); Z=X.2+Y.2; surf(X,Y,Z);hold on,colormap(hot) stem3(X,Y,Z,bo)例例5-18 在在xy平面內(nèi)選擇區(qū)域平面內(nèi)選擇區(qū)域-8,8-8,8，繪制，繪制4種三維曲種三維曲

26、面圖。面圖。程序如下：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);title(surf(x,y,z)3標(biāo)準(zhǔn)三維曲面標(biāo)準(zhǔn)三維曲面sphere函數(shù)的調(diào)用格式為：函數(shù)的調(diào)用格式為：x,y,z=

27、sphere(n)cylinder函數(shù)的調(diào)用格式為：函數(shù)的調(diào)用格式為：x,y,z= cylinder(R,n)MATLAB還有一個(gè)還有一個(gè)peaks 函數(shù)，稱為多峰函數(shù)，常函數(shù)，稱為多峰函數(shù)，常用于三維曲面的演示。用于三維曲面的演示。例例5-19 繪制標(biāo)準(zhǔn)三維曲面圖形。繪制標(biāo)準(zhǔn)三維曲面圖形。程序如下：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); s

28、urf(x,y,z);等高線 在地圖上，把陸地表面海拔高度相等的各點(diǎn)連接成的線，叫等高線。把地面上海拔高度相同的點(diǎn)連成的閉合曲線。垂直投影到一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)面上，并按比例縮小畫在圖紙上，就得到等高線。等高線也可以看作是不同海拔高度的水平面與實(shí)際地面的交線，所以等高線是閉合曲線。等高線的特性有：（1）位于同一等高線上的地面點(diǎn)，海拔高度相同。（2）在同一幅圖內(nèi)，除了懸崖以外，不同高程的等高線不能相交。在圖廓內(nèi)相鄰等高線的高差一般是相同的，因此地面坡度與等高線之間的水平距離成反比，相鄰等高線水平距離愈小，等高線排列越密，說明地面坡度愈大；相鄰等高線之間的水平距離愈大，等高線排列越稀，則說明地面坡度愈小。因此

29、等高線能反映地表起伏的勢(shì)態(tài)和地表形態(tài)的特征。 在二維平面上繪制peaks函數(shù)的10條等 高線contour(peaks,10);C=contourc(peaks,10);clabel(C)5101520253035404551015202530354045 -5.22 -3.89 -2.56 -2.56 -1.23 -1.23 0.0996 0.0996 1.43 1.43 2.76 2.76 2.76 4.09 5.42 6.75contour3(peaks,20)02040600204060-10-505105.4.3 其他三維圖形其他三維圖形在介紹二維圖形時(shí)，曾提到條形圖、桿圖、餅圖和在

30、介紹二維圖形時(shí)，曾提到條形圖、桿圖、餅圖和填充圖等特殊圖形，它們還可以以三維形式出現(xiàn)，填充圖等特殊圖形，它們還可以以三維形式出現(xiàn)，使用的函數(shù)分別是使用的函數(shù)分別是bar3、stem3、pie3 和和fill3。bar3函數(shù)繪制三維條形圖，常用格式為：函數(shù)繪制三維條形圖，常用格式為：bar3(y)bar3(x,y)stem3函數(shù)繪制離散序列數(shù)據(jù)的三維桿圖，常用格式函數(shù)繪制離散序列數(shù)據(jù)的三維桿圖，常用格式為：為：stem3(z)stem3(x,y,z)pie3函數(shù)繪制三維餅圖，常用格式為：函數(shù)繪制三維餅圖，常用格式為：pie3(x)fill3函數(shù)等效于三維函數(shù)函數(shù)等效于三維函數(shù)fill，可在三維空

31、間內(nèi)繪制，可在三維空間內(nèi)繪制出填充過的多邊形，常用格式為：出填充過的多邊形，常用格式為：fill3(x,y,z,c)例例5-20 繪制三維圖形：繪制三維圖形：(1) 繪制魔方陣的三維條形圖。繪制魔方陣的三維條形圖。(2) 以三維桿圖形式繪制曲線以三維桿圖形式繪制曲線y=2sin(x)。(3) 已知已知x=2347,1827,2043,3025，繪制餅圖。，繪制餅圖。(4) 用隨機(jī)的頂點(diǎn)坐標(biāo)值畫出五個(gè)黃色三角形。用隨機(jī)的頂點(diǎn)坐標(biāo)值畫出五個(gè)黃色三角形。程序如下：程序如下：subplot(2,2,1);bar3(magic(4)subplot(2,2,2);y=2*sin(0:pi/10:2*pi)

32、;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 )例例5-21 繪制多峰函數(shù)的瀑布圖和等繪制多峰函數(shù)的瀑布圖和等高線圖高線圖程序如下：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,12,k); %其中其中12代表高度的等級(jí)代表高度

33、的等級(jí)數(shù)數(shù)xlabel(X-axis),ylabel(Y-axis),zlabel(Z-axis);5.5 圖形修飾處理圖形修飾處理5.5.1 視點(diǎn)處理視點(diǎn)處理MATLAB提供了設(shè)置視點(diǎn)的函數(shù)提供了設(shè)置視點(diǎn)的函數(shù)view，其調(diào)用格式，其調(diào)用格式為：為：view(az,el)其中其中az為方位角，為方位角，el為仰角，它們均以度為單位。為仰角，它們均以度為單位。系統(tǒng)缺省的視點(diǎn)定義為方位角系統(tǒng)缺省的視點(diǎn)定義為方位角-37.5,仰角仰角30。從不同視點(diǎn)觀察三維曲線從不同視點(diǎn)觀察三維曲線X,Y,Z=peaks(30); surf(X,Y,Z)axis(-3,3,-3,3,-10,10) view(90

34、,10);5.5.2 色彩處理色彩處理1顏色的向量表示顏色的向量表示MATLAB除用字符表示顏色外，還可以用含有除用字符表示顏色外，還可以用含有3個(gè)個(gè)元素的向量表示顏色。向量元素在元素的向量表示顏色。向量元素在0,1范圍取值，范圍取值，3個(gè)元素分別表示紅、綠、藍(lán)個(gè)元素分別表示紅、綠、藍(lán)3種顏色的相對(duì)亮度，種顏色的相對(duì)亮度，稱為稱為RGB三元組。三元組。2色圖色圖色圖色圖(Color map)是是MATLAB系統(tǒng)引入的概念。在系統(tǒng)引入的概念。在MATLAB中，每個(gè)圖形窗口只能有一個(gè)色圖。色中，每個(gè)圖形窗口只能有一個(gè)色圖。色圖是圖是m3 的數(shù)值矩陣，它的每一行是的數(shù)值矩陣，它的每一行是RGB三元三

35、元組。色圖矩陣可以人為地生成，也可以調(diào)用組。色圖矩陣可以人為地生成，也可以調(diào)用MATLAB提供的函數(shù)來定義色圖矩陣。提供的函數(shù)來定義色圖矩陣。X,Y,Z=peaks(30); surf(X,Y,Z)axis(-3,3,-3,3,-10,10) view(90,10); colormap(hot);3三維表面圖形的著色三維表面圖形的著色三維表面圖實(shí)際上就是在網(wǎng)格圖的每一個(gè)網(wǎng)格片上三維表面圖實(shí)際上就是在網(wǎng)格圖的每一個(gè)網(wǎng)格片上涂上顏色。涂上顏色。surf函數(shù)用缺省的著色方式對(duì)網(wǎng)格片函數(shù)用缺省的著色方式對(duì)網(wǎng)格片著色。除此之外，還可以用著色。除此之外，還可以用shading命令來改變著命令來改變著色方式

36、。色方式。shading faceted命令將每個(gè)網(wǎng)格片用其高度對(duì)應(yīng)的命令將每個(gè)網(wǎng)格片用其高度對(duì)應(yīng)的顏色進(jìn)行著色，但網(wǎng)格線仍保留著，其顏色是黑顏色進(jìn)行著色，但網(wǎng)格線仍保留著，其顏色是黑色。這是系統(tǒng)的缺省著色方式。色。這是系統(tǒng)的缺省著色方式。shading flat命令將每個(gè)網(wǎng)格片用同一個(gè)顏色進(jìn)行著命令將每個(gè)網(wǎng)格片用同一個(gè)顏色進(jìn)行著色，且網(wǎng)格線也用相應(yīng)的顏色，從而使得圖形表色，且網(wǎng)格線也用相應(yīng)的顏色，從而使得圖形表面顯得更加光滑。面顯得更加光滑。shading interp命令在網(wǎng)格片內(nèi)采用顏色插值處理，命令在網(wǎng)格片內(nèi)采用顏色插值處理，得出的表面圖顯得最光滑。得出的表面圖顯得最光滑。例例 3種圖

37、形著色方式的效果展示。種圖形著色方式的效果展示。程序如下：程序如下：x,y,z=sphere(20);colormap(copper);subplot(1,3,1);surf(x,y,z);axis equalsubplot(1,3,2);surf(x,y,z);shading flat;axis equalsubplot(1,3,3);surf(x,y,z);shading interp;axis equal5.5.3 光照處理光照處理MATLAB提供了燈光設(shè)置的函數(shù)，其調(diào)用格式為：提供了燈光設(shè)置的函數(shù)，其調(diào)用格式為：light(Color,選項(xiàng)選項(xiàng)1,Style,選項(xiàng)選項(xiàng)2,Positio

38、n,選項(xiàng)選項(xiàng)3)例例 光照處理后的球面。光照處理后的球面。程序如下：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 on;plot3(1,0,1,p);text(1,0,1, light);5.5.4 圖形的裁剪處理圖形的裁剪

39、處理例例 繪制三維曲面圖，并進(jìn)行插值著色處理，裁掉繪制三維曲面圖，并進(jìn)行插值著色處理，裁掉圖中圖中x和和y都小于都小于0部分。部分。程序如下：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 %程序暫停程序暫停i=find(x=0&y=0);z1=z;z1(i)=NaN;surf(x,y,z1);shading interp;為了展示裁剪效果，第一個(gè)曲面繪制完成后暫停，為了展示裁剪效果，第一個(gè)曲面繪制完成后暫停，然后顯示裁剪后的曲面。然后顯示裁剪后的曲面。5.6 圖像處理與動(dòng)畫制作圖像處理與動(dòng)畫制作5.6.1 圖像處理圖像處理1imread和和imwrite函數(shù)函數(shù)imread和和imwrite函數(shù)分別用于將圖像文件函數(shù)分別用于將圖像文件讀入讀入MATLAB工作空間