第三篇-圖形繪制課件

第三篇圖形繪制7/28/2023圖形顯示的需求1）直觀、易于理解；2）大數(shù)據量的比較、分析；3）美觀；4）軟件的發(fā)展-易于實現(xiàn)；二維圖形的基本繪圖命令1、高級繪圖命令plotplot(x1,y1,LineSpec1,x2,y2,LineSpec2,...)參數(shù)：x1、y1、x2、y2為用于顯示的兩組數(shù)據，x為橫坐標，y為縱坐標，LineSpec為顯示選項；3.1plot繪圖命令7/28/2023plot命令是以逐點連折線的方式繪制二維圖形，高級用戶只要給出圖形定義數(shù)據，如果不指定，其它繪圖細節(jié)matlab會自行設定，如線型、線色、線粗細等等；x、y是單獨值，則plot一個點；x、y是向量或矩陣，則x的列數(shù)必須等于y的行數(shù)或列數(shù)，plot繪制出y的每一個行向量與x的每一個行向量之間的關系；不指定x，既橫坐標的值，x默認為元素個數(shù)，1、2、3…；3.1plot繪圖命令7/28/2023A、plot可以指定以下的繪圖屬性：a）線型Linestyle選項線型實線虛線點線點劃線定義字符---：-.b）線寬

LineWidth選項，后面接曲線的寬度；c）顏色 Color選項顏色紅綠藍青品紅黃黑白符號rgbcmykw3.1plot繪圖命令7/28/20234）標記Markertype選項+o*.xsd加號圓圈星號實點交叉號正方形菱形><ph^v向右三角形向左三角形正五角星正六角星向上三角形向下三角形實例：m3_1plot1.m圖形上的標記方法 圖形界面的手動操作功能3.1plot繪圖命令7/28/20237/28/2023坐標、刻度和分格線控制命令意義axisautoaxis'autox'默認axismanual當前坐標范圍不變axisoff取消軸背景axison使用軸背景axisij矩陣式坐標，原點在左上方axisxy直角坐標，原點在左下方axis(V)人工設定坐標原點3.2繪圖控制命令7/28/2023axis(V)V=[x1,x2,y1,y2] 二維V=[x1,x2,y1,y2,z1,z2] 三維V中的元素滿足：x1<x2;y1<y2;z1<z2;可取inf或-inf，即上下限是自動產生的；3.2繪圖控制命令7/28/2023實例：m3_2plot2.m

說明各種坐標屬性對圖形顯示的影響；subplot（m,n,k）子圖顯示命令figure創(chuàng)建一個圖形界面

find函數(shù)按規(guī)定條件查找向量中符合條件的元素下標；3.2繪圖控制命令7/28/2023

命令意義（坐標軸的高寬比）axisequal橫、縱坐標采用等長刻度axisfillmanual方式，使坐標充滿整個繪圖區(qū)axisimage橫、縱坐標采用等長刻度，且坐標框緊貼數(shù)據范圍axisnormal缺省模式，矩形坐標系axissquare采用正方形坐標系axistight緊湊格式，將數(shù)據范圍直接設置為坐標范圍axisvis3d保持高寬比不變，在三維旋轉時避免圖形大小變化7/28/2023實例：m3_3plot3.m說明各種坐標設置方法對圖形顯示的影響；myellipse自建畫橢圓函數(shù)實例：m3_4plot4.m帶背景的圖形制作；plotmm3_42plotmap.m…\MATLAB\R2008a\toolbox\map3.2繪圖控制命令7/28/2023C刻度設置設置坐標刻度必須通過對象圖柄指令；二維坐標刻度設置set(gca,’Xtick’,xs,’Ytick’,ys)三維坐標刻度設置set(gca,’Xtick’,xs,’Ytick’,ys,’Ztick’,zs)xs、ys

、zs為實數(shù)向量，決定了三軸的刻度位置；實例：m3_5plot5.m運用刻度設置命令在圖形界面添加刻度線；3.2繪圖控制命令7/28/2023公式編輯方法3.3字符、公式編輯命令數(shù)學符號、希臘字母以及Tex字符集Matlab文本編輯方法有兩種格式1）tex字符集2）latex公式編輯方式；f7/28/20231、設置標識的字體、風格和大小1）字體

\fontname{arg}選項包括：

arial、courier、roman、宋體、隸書……Example1：‘\fontname{courier}Paradise’Example2：‘\fontname{隸書}中國西安’系統(tǒng)字體庫2）風格

\argarg—bf黑體；it斜體1；sl

斜體2；rm

正體；Example3：‘\slParadise’3）大小

\fontsize{arg}arg—正整數(shù)，缺省值為10；Example4：‘\fontsize{16}Paradise’實例：3-6plot6.m3.3字符、公式編輯命令7/28/20232、上標和下標1）上標^{arg}2）下標_{arg}3、標識用希臘字符及特殊字符在Matlab的Tex字符集中，包含有多種希臘字符以及一些特殊字符，可用于標識。1）希臘字符2）特殊字符3.3字符、公式編輯命令7/28/20237/28/20237/28/20234、圖形標識1）標題

title2）坐標軸名

xlabel、ylabel3）圖形注釋

text

在指定坐標處用字符進行標識；4）圖例

legend

顯示繪制曲線的線型、顏色和名稱等；實例：3-7plot7.m3.3字符、公式編輯命令7/28/20235、二維圖形繪制命令A、plot（步長給定，不可變）

按給定的X軸、Y軸坐標值作圖，如果只給定一對x、y坐標值，畫點；如果給定的是多個x、y坐標值，即數(shù)組，plot會這些點用線段連接起來。plot（1，1）Plot（[1,2,1],[1,2,1]）7/28/2023B、fplot

（步長由曲率自動調整）

對某一函數(shù)，給定其定義域，畫出曲線圖。plot函數(shù)依照給定的橫軸變量按等步長作圖，fplot函數(shù)按照給定的定義域區(qū)間，根據函數(shù)的變化劇烈程度自行調整步長；格式：fun為定義函數(shù)，fplot（fun，limits，……）實例：m3-8fplot8.mC、雙縱坐標圖plotyy

把一個自變量的兩個不同量綱或不同數(shù)量級的函數(shù)量的變化繪制在同一張圖中；3.4其它繪圖命令7/28/2023格式：plotyy(x1,y1,x2,y2)實例：m3-9plotyy9.mD、雙對數(shù)圖loglog格式：loglog(x1,y1,x2,y2)實例：m3-10plot10.m橫軸：x表示為10的冪，如0.1對應為10的-1次方；縱軸：y表示為10的冪，如原值為100，對應為當前的2，既10的2次方；Logspace(a,b)—linespace(a,b)—3.4其它繪圖命令7/28/2023E、半對數(shù)繪圖命令1）semilogxx軸采用對數(shù)單位2）semilogyy軸采用對數(shù)單位F、填充命令fill格式：fill(x,y,clr)填充一個2D多邊形實例：m3-11plot11.m

以指定的顏色填充曲線與坐標軸圍成的閉合區(qū)域或多條曲線圍成的閉合區(qū)域；fill函數(shù)會連接多邊形的起點和終點，以便形成一個封閉的多邊形。3.4其它繪圖命令7/28/2023G、網格生成命令meshgrid格式：[X，Y]=meshgrid(x,y)實例：m3-12plot12.m

定義、生成X-Y平面規(guī)定范圍內的網格，顯示空間曲面的變化規(guī)律；H、極坐標圖polar

在笛卡爾坐標系中畫出極坐標函數(shù)；格式：h=polar(theta,rho,Linespec)實例：m3-13plot13.mm3-53polar.m

控工3.4其它繪圖命令7/28/2023I、繪制矩陣的等高線contourcontour函數(shù)可以繪制出矩陣的等值線；格式：contour(Z)contour(Z,n)

contour(X,Y,Z)[C,h]=contour(…,LineSpec)1)n為等高線的條數(shù)；2)利用clabel函數(shù)可以對等值線進行標注；3)利用LineSpec指定等高線的形狀和顏色；4)手動標注方式，標注回車結束；實例：

m3_48contour.m7/28/2023J、二維等高線填充圖contourf

功能：繪制并填充二維等高線圖。格式：contourf(Z) contourf(X,Y,Z)contourf(Z,n) contourf(X,Y,Z,n)contourf(Z,v)contourf(X,Y,Z,v)contourf函數(shù)可以繪制出矩陣的等值線，并在等高線之間用不同的顏色填充，colormap函數(shù)會影響顯示的顏色。實例：

m3_50contourfpeaks函數(shù)m3_54peaks7/28/2023K、二維彗星圖形comet功能：繪制二維彗星圖形。格式：comet(y) comet(x,y)comet(x,y,p)彗星圖形頭部用圓圈表示，尾部用直線表示，用來表示數(shù)據的軌跡。函數(shù)comet(y)可以顯示出向量y的彗星圖；comet(x,y)可以顯示出向量x與y的彗星圖；實例：

m3_51comet.m7/28/2023L、羅盤圖compass功能：從原點發(fā)出的箭頭圖。格式：

compass(U,V)

compass(Z)compass(U,V)可以繪制出n(n=length(U)或n=length(V))個箭頭，每個箭頭的起點在原點，終點由(U(i),V(i))確定；在compass(Z)中，Z為復數(shù)，箭頭的終點由Z的實部和虛部(real(Z),imag(Z))確定；實例：m3_52compass.m7/28/2023M、二維垂直條形圖bar格式：bar(y，width，‘style’)用垂直條顯示矩陣或向量中的值，類梯形圖；N、二維水平條形圖barh格式：barh(y，width，‘style’)‘style’—’grouped’分組‘stacked’堆棧疊加實例：m3-14plot14.m用水平條顯示矩陣或向量中的值；3.5特殊繪圖命令7/28/2023O、速度向量圖feather格式：feather(U，V，LineSpec)feather(Z)若為復數(shù)參數(shù)Z，則Z的實部對應向量的x分量，虛部對應向量的y分量；實例：m3-15plot15.m做速度向量圖，在橫坐標上等距的顯示向量；P、二維直方圖hist格式：hist(Y，x)[counts,x]=imhist(...)

實例：m3-16plot16.m統(tǒng)計向量、矩陣中各元素的分布情況；imhist

圖像灰度直方圖counts-灰度出現(xiàn)頻次，x-對應的灰度值；3.5特殊繪圖命令7/28/20233.5特殊繪圖命令Q、統(tǒng)計直方圖histc格式：histc(x，edges，dim)實例：m3-17plot17.m統(tǒng)計x向量中包含在區(qū)間edges中元素的個數(shù)；R、二維離散數(shù)據柄形圖stem格式：stem(x，y)實例：m3-18plot18.m二維離散點圖，用線條顯示數(shù)據點距x軸間的距離；7/28/20233.5特殊繪圖命令S、餅圖pie格式：pie(x，explode)實例：m3-19plot19.m用x中的數(shù)據做餅圖，x中的每一個不同元素代表餅圖中的一部分，可以用explode向量把希望的數(shù)據部分分離出來；T、矢量圖或速度圖quiver格式：quiver(x,y,u,v)quiver(u,v)實例：m3-55quiver.m通常用于流量場分析；7/28/2023二、三維繪圖基本命令A、三維線圖plot3格式：plot3(x1,y1,z1,‘s1’,x2,y2,z2,‘s2’)實例：m3-20plot20.m

主要用來繪制單參數(shù)的三維曲線，x,y,z是同維向量，繪制一條三維曲線；B、三維填充命令fill3格式：fill3(X,Y,Z,C) fill3(X,Y,Z,ColorSpec)fill3(X1,Y1,Z1,C1,X2,Y2,Z2,C2,…)實例：m3-43fill3.mm3-45fill3.m3.6三維繪圖命令7/28/2023插值函數(shù)griddataZI=griddata(x,y,z,XI,YI)[XI,YI,ZI]=griddata(x,y,z,XI,YI)[...]=griddata(...,method)已知數(shù)據點(XI,YI)按曲面z=f(x,y)來生成數(shù)據ZI，使用插值方式估計未知函數(shù)z=f(x,y)method選項

‘linear’線性內插，‘cubic’三次方程內插，‘nearest’最鄰近的點內插，'v4'4格點樣條函數(shù)內插實例：

m3-56griddata.minterp27/28/2023二維插值函數(shù)interp2ZI=interp2(X,Y,Z,XI,YI)ZI=interp2(Z,XI,YI)ZI=interp2(Z,ntimes)ZI=interp2(X,Y,Z,XI,YI,method)由數(shù)據點(XI,YI)采用插值方式估計ZI的值；interp2的插值數(shù)據必須是矩形域；method選項：‘linear’線性內插，‘cubic’三次方程內插，‘nearest’最鄰近的點內插，'spline‘三次樣條函數(shù)內插實例：

m3-56griddata.m7/28/2023C帶狀圖ribbonribbon(Y)ribbon(X,Y)ribbon(X,Y,width)ribbon(axes_handle,…)h=ribbon(…)

ribbon(Y)可以根據Y的列繪制出三維帶狀圖；ribbon(X,Y)可以指定X值，X、Y必須具有相同尺寸的向量或矩陣；width可以指定帶狀寬度，缺省值為0.75。實例：

m3-47ribbon.m3.4其它繪圖命令7/28/2023D、繪制三維空間等高線contour3contour3函數(shù)生成一個定義在矩形柵格上曲面的三維等高線圖；格式：contour3(Z) contour3(X,Y,Z)contour3(…,LineSpec)contour3(Z,n)n為等高線的條數(shù)；LineSpec指定等高線的形狀和顏色。實例：m3_49contour3.m7/28/2023E立體切片圖sliceslice(V,sx,sy,sz)slice(X,Y,Z,V,sx,sy,sz)slice(V,XI,YI,ZI)slice(...,'method')

slice(X,Y,Z,V,XI,YI,ZI)

繪制出空間V的切片圖，sx、sy和sz用于指定切片位置相應坐標，V為與X、Y、Z同維數(shù)的矩陣，指定顯示顏色值；X、Y、Z為單調的正交間距向量，用于指定繪圖的x、y、z軸坐標，每一點的顏色由V值的三維內插算法確定。'linear','cubic',or'nearest‘實例：

m3-57slice.m7/28/2023F、三維網線圖和曲面圖比單一曲線圖復雜，要準備繪圖數(shù)據以及對三維圖形進行色彩、明暗、光照和視點處理。設函數(shù)為Z=f(X，Y)1）三維圖形的數(shù)據準備a、確定自變量x、y的取值范圍和步長；x=x1:dx:x2;y=y1:dy:y2;3.6三維繪圖命令7/28/2023b、產生x-y平面的自變量采樣格點矩陣；原理性形成法X=ones(size(y))*x;Y=y*ones(size(x));

利用Matlab命令產生格點矩陣[X,Y]=meshgrid(x,y)c、計算函數(shù)值

2）網格線、曲面圖基本指令

mesh(Z)三維網格圖

surf(Z)帶陰影的三維曲面圖3.6三維繪圖命令7/28/2023三維網格圖mesh(Z)

mesh(X,Y,Z)mesh(X,Y,Z,C)Z為x、y的函數(shù)，以x、y為自變量來繪制網格線；Z既為高度值又為顏色值；不接受復數(shù)做為輸入量，C為指定著色；

meshc(Z)帶等高線的三維網格圖meshc(X,Y,Z)meshc(X,Y,Z,C)meshz(Z)

在網格曲線的周圍繪制出幕布meshz(X,Y,Z)meshz(X,Y,Z,C)帶陰影的三維曲面圖surf(Z)

surf(X,Y,Z)surf(X,Y,Z,C)Z為x、y的函數(shù)，以x、y為自變量來繪制網格線；不接受復數(shù)做為輸入量；實例：m3-21plot21.m3.6三維繪圖命令7/28/2023

surfc(Z)

在矩形區(qū)域顯示三維帶陰影曲面圖，且在曲面下方畫出等高線；實例：m3-22plot22.m

surfl

帶光照模式的三維曲面圖；surfl(Z)

surfl(x,y,z)實例：m3-23plot23.mshading設置陰影屬性

shadingflat將每個網格片用同一個顏色進行著色，且網格線也用相應的顏色，圖形表面顯得更加光滑；3.6三維繪圖命令7/28/2023shadingfaceted（默認）將每個網格片用其高度對應的顏色進行著色，網格線是黑色并保留；shadinginterp

在網格片內采用顏色插值處理，顏色過渡自然，表面圖光滑；Colormap著色圖由m×3維矩陣組成，元素為[01]之間的實數(shù)，矩陣的每一行都指定了一種RGB顏色。colormap(map)

colormap('default')matlab提供了部分可選的著色方案，也可以在畫圖后在繪圖界面進行編輯。EditcolormapToolsStandard

colormap7/28/2023G瀑布圖waterfall

waterfall(Z)

waterfall(X,Y,Z)

waterfall(...,C)

用所給參數(shù)X、Y與Z的數(shù)據畫“瀑布”效果圖，若沒有指定顏色，則Z同時確定了顏色，所以顏色能恰當?shù)胤从城娴母叨?；實例：m3-24plot24.mJetHSVHotCoolSpringSummerAutumnWinterGrayBoneCopperPink7/28/2023H三維字符標注text(x,y,z,s)

三維空間字符標注命令，在給定的坐標處表示字符串s；實例：線框盒的繪制

創(chuàng)建函數(shù)BoxPlot3；實例：m3-33plot33.mI圓柱cylinder(Z)[X,Y,Z]=cylinder[X,Y,Z]=cylinder(r)[X,Y,Z]=cylinder(r,n)

生成圓柱圖形的三維坐標值，該命令返回半徑為r，高為1的圓柱體表面三軸坐標，圓柱體周圍有n個距離相同的點；默認等分20片；實例：m3-25plot25.m3.6三維繪圖命令7/28/20233.6三維繪圖命令J球體sphere(Z)spheresphere(n)[X,Y,Z]=sphere(n)

生成三維直角坐標系中的單位球體，默認為20*20個網格片；實例：m3-26plot26.m細分程度可指定K曲面法線surfnorm

計算與顯示三維曲面的法線。surfnorm(Z)surfnorm(X,Y,Z)

畫出一曲面與它的法線圖，其中矩陣Z用于指定曲面的高度值；實例：m3-59surfnorm.m7/28/2023L視角view

給定立體圖形的視角，即立體圖形的觀察點，可以用方位角（azimuth）和仰角（elevation）來設定，或者用空間中的一點來確定觀察點的位置。

view(az,el)—方位角az，仰角el

view([x,y,z])view(2)—az=0,el=90view(3)—az=37.5,el=30實例：m3-27plot27.mM透視、鏤空和裁切在多個三維圖形疊加情況下，可以通過消隱方法控制顯示。3.6三維繪圖命令7/28/2023透