第3MATLAB圖形初步

1、第3章 matlab圖形初步編者 outlinen3.1 matlab圖形窗口圖形窗口n3.2 二維圖形的繪制二維圖形的繪制n3.3 二維圖形的修飾二維圖形的修飾n3.4 三維圖形的繪三維圖形的繪n3.5 圖形的編輯圖形的編輯n3.6 動畫的制作動畫的制作3.1 matlab圖形窗口 matlab繪圖函數(shù)和繪圖工具的輸出都顯示在matlab命令窗口外的一個圖形窗口中，如圖所示就是一個典型的matlab圖形窗口。 圖 matlab圖形窗口3.2 二維圖形的繪制 1. 1.基本繪圖函數(shù)基本繪圖函數(shù) matlab中繪制二維圖形的基本函數(shù)。 2.2.子圖的繪制子圖的繪制 有時出于節(jié)省空間或?qū)讉€相似圖

2、形進(jìn)行比較等目的，在同一個圖形窗口中需要設(shè)置多個坐標(biāo)軸。matlab中實現(xiàn)這一目的的函數(shù)主要是subplot。運行結(jié)果圖如示。 圖 子圖繪制3.3.交互式繪圖交互式繪圖 在matlab中提供了幾個與鼠標(biāo)操作有關(guān)的命令，也就是交互式圖形命令，常用的有g(shù)input和gtext。交互式繪圖如圖所示。 圖 交互式繪圖3.3 二維圖形的修飾1.圖形標(biāo)注圖形標(biāo)注圖題標(biāo)注圖題標(biāo)注 在matlab中，提供了函數(shù)title來實現(xiàn)圖題標(biāo)注，該函數(shù)的調(diào)用格式為： 坐標(biāo)軸標(biāo)注坐標(biāo)軸標(biāo)注 函數(shù)xlabel、ylabel和zlabel分別用于在坐標(biāo)軸的x軸、y軸和z軸標(biāo)注，它們的使用方法和title函數(shù)類似。 圖 圖題標(biāo)

3、注與坐標(biāo)軸標(biāo)注圖例標(biāo)注圖例標(biāo)注 圖例可以用來標(biāo)注圖形中不同顏色、線型的數(shù)據(jù)組的實際意義，用戶可以使用legend函數(shù)來添加圖例，該函數(shù)的調(diào)用格式很多。文本標(biāo)注文本標(biāo)注 文本可以標(biāo)注在圖形中的任何位置，包括坐標(biāo)軸外的位置，matlab提供了兩個文本標(biāo)注函數(shù)：gtext和text。線條、箭頭和圖框標(biāo)注線條、箭頭和圖框標(biāo)注 在圖形中添加線條、箭頭標(biāo)注可以起到明確的指示作用，而圖框標(biāo)注則能提高圖形的美觀程度，這幾類元素的標(biāo)注都可以通過annotation函數(shù)實現(xiàn)。 圖 線條、箭頭和圖框標(biāo)注2 2坐標(biāo)軸的控制坐標(biāo)軸的控制設(shè)置坐標(biāo)軸范圍設(shè)置坐標(biāo)軸范圍 在matlab中，設(shè)置坐標(biāo)軸范圍主要采用axis和xl

4、im（或ylim、zlim）函數(shù)，常用的調(diào)用格式為： 設(shè)置坐標(biāo)軸顯示方式設(shè)置坐標(biāo)軸顯示方式 在matlab中，坐標(biāo)軸的顯示方式有很多，運行如圖所示。 圖 坐標(biāo)軸的不同顯示方式網(wǎng)格線和坐標(biāo)框網(wǎng)格線和坐標(biāo)框 matlab中使用函數(shù)grid來顯示網(wǎng)格線，坐標(biāo)框可以由函數(shù)box顯示。3.4 三維圖形的繪制1.三維曲線圖的繪制三維曲線圖的繪制 維曲線圖描述的是向量 沿著一條平面曲線變化時， 隨之變化的情況。matlab中繪制三維曲線圖的函數(shù)主要是plot3，其運行結(jié)果如圖所示。 圖 三維曲線圖的繪制2. 三維網(wǎng)格圖的繪制三維網(wǎng)格圖的繪制 在matlab中，用戶可以使用mesh、meshc和meshz這三

5、個函數(shù)創(chuàng)建網(wǎng)格圖，其中mesh函數(shù)創(chuàng)建普通的網(wǎng)格圖，meshc函數(shù)創(chuàng)建帶等高線的網(wǎng)格圖，而meshz函數(shù)創(chuàng)建帶“圍裙”的網(wǎng)格圖，它們的調(diào)用格式完全一樣，以mesh函數(shù)為例。運行結(jié)果如圖所示。 圖 butterworth低通濾波器的三維網(wǎng)格圖3.三維曲面圖的繪制三維曲面圖的繪制 在matlab中，用戶可以使用surf、surfc和surfl這三個函數(shù)來創(chuàng)建三維曲面圖，其中surf函數(shù)是繪制三維曲面圖的基本指令，函數(shù)surfc繪制帶有等高線的三維曲面圖，而函數(shù)surfl可以控制光照效果，surf和surfc函數(shù)的用法類似于mesh函數(shù)。運行結(jié)果如圖所示。 圖 不同繪圖方式表現(xiàn)三維圖形3.5 圖形的

6、編輯1.圖形窗口編輯方式圖形窗口編輯方式 matlab圖形窗口除了用于顯示繪圖函數(shù)的結(jié)果，另外，它還提供了一個繪圖工具（plot tool）組件，如圖所示。除了可以使用該繪圖工具組件來編輯圖形外，我們還可以將其保存為m文件，這樣即可實現(xiàn)圖形自動化編程的過程。 圖 繪圖工具組件2.圖形句柄編輯方式圖形句柄編輯方式 matlab在創(chuàng)建每一個圖形對象時，都會為該對象分配惟一的一個數(shù)值，稱為圖形對象句柄。由圖形創(chuàng)建函數(shù)產(chǎn)生的每一個對象都是圖形對象，包括圖形窗口、坐標(biāo)軸、線條、曲面和文本等，這些對象按父對象和子對象組成層次結(jié)構(gòu)。如圖所示。 圖 句柄圖形對象層次結(jié)構(gòu)3.6 動畫的制作matlab中動畫的制

7、作主要有以下兩種方式：電影動畫電影動畫：在保存多幅圖像后以電影的形式播放出來，這種方式適用于獲取一幅圖像時間較長的情況，用戶可以在計算出所有圖像后反復(fù)觀察圖像變化過程。實時動畫實時動畫：在圖形窗口中不斷地計算并畫出圖形，在當(dāng)前圖形窗口中只顯示利用當(dāng)前參數(shù)計算所得的圖片，這樣看起來就具有動畫效果了。這種方式適用于獲得圖像時間較短的情況。電影動畫電影動畫 matlab中，創(chuàng)建電影動畫的過程主要分為以下2個步驟：1）調(diào)用moviein函數(shù)對內(nèi)存進(jìn)行初始化（該步驟在matlab 5.3以上均可省略)，創(chuàng)建一個足夠大的矩陣，使之能夠容納基于當(dāng)前坐標(biāo)軸大小的一系列指定的圖形（此處稱為幀）。2）調(diào)用getframe函數(shù)生成每個幀。該函數(shù)可以捕捉動畫幀，并保存到矩陣中。一般將該函數(shù)放到for循環(huán)中得到一系列的動畫幀。運行結(jié)果如圖所示。 圖 制作莫比烏斯帶的某一幀實時動畫實時動畫 matlab中，創(chuàng)建擦除重繪動畫的過程分為以下三步：1