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1、MATLAB程序设计基础程序设计基础MATLAB的图形处理二维图形二维图形l基本绘图命令plot(Y)Y为实向量，则以Y的索引坐标作为横坐标，Y作为纵坐标来绘制图形。例：y=rand(100,1);plot(y)如果Y为复数向量，则以向量的实部作为横坐标，虚部作为纵坐标，来绘制图形。例：x=rand(100,1);z=x+y.*i;plot(z)plot(X,Y)第一个变量作为横坐标，第二个变量作为纵坐标。例：x=0:0.01*pi:pi;y=sin(x).*cos(x);plot(x,y)注：两个向量必须维数相同且同为行向量或列向量。当X和Y为同阶矩阵时，按照矩阵的行或列操作，可以在同一幅图
2、中绘出所有曲线。例：x=0:0.01*pi:pi;y=sin(x),cos(x);plot(x,x,y);plot(X,Y,s)s参数：-实线.点*星号 上三角 ：点线o 圆s 方形 右三角 -虚线+号v 下三角p 正五边形 y 黄色m 紫红色c 蓝绿色r 红色 g 绿色b 蓝色w 白色k 黑色 上述参数的不同组合可以为图形设置不同的线形、颜色和标识，调用时以单引号来引用，各选项直接相连，不需要分隔符。例：x=0:0.1*pi:pi;y=sin(x);z=cos(x);plot(x,y,-k,x,z,-.rd)特殊二维图形函数特殊二维图形函数l特殊坐标系的二维函数对数坐标 semilogx、s
3、emilogy、loglog格式与plot类似。例：x=1:0.1*pi:2*pi;y=sin(x);semilogx(x,y,-*)极坐标系 polar(theta,rho)polar(theta,rho,s)其中，theta为角向量，rho为幅向量，s为图形属性选项。例：x=1:0.01*pi:4*pi;y=sin(x/2)+x;polar(x,y,-)双y轴坐标系 plotyy(X1,Y1,X2,Y2)plotyy(X1,Y1,X2,Y2,fun)plotyy(X1,Y1,X2,Y2,fun1,fun2)其中，fun、fun1、fun2可以为plot、semilogx、semilogy、
4、loglog等。例：x=1:0.1*pi:2*pi;y=sin(x);z=exp(x);plotyy(x,y,x,z,plot,semilogy)l二维特殊函数图 area 填充绘图fplot函数图绘制 bar 条形图hist直方图 barh 水平条形图pareto Pareto图 comet 彗星图pie饼状图 errorbar 误差带图plotmatrix 分散矩阵图 ezplot 简单绘制函数图ribbon三位图的二维条状显示 ezpolar 简单绘制极坐标图scatter 散射图 feather 矢量图stem离散序列饼状图 fill 多边形填充stairs阶梯图例：绘制条形图?x=1
5、:10;?y=rand(10,1);?bar(x,y);例：绘制矢量图?x=0:0.1*pi:2*pi;?y=x.*sin(x);?feather(x,y)l例：函数图形绘制?lim=0,2*pi,-1,1;?fplot(sin(x),cos(x),lim)l例：绘制饼图?x=2 4 6 8;?pie(x)l绘制等高线图 contour(Z,N/V)contour(X,Y,Z,N/V)N为所绘等高线的条数，V为输入向量，等高线的值为对应向量的元素值。例：?a=rosser;?v=-1000,-500,-100,0,100,500,1000;?contour(a,v)?contourf(a,v)
6、三维图形三维图形l基本绘图命令 plot3函数 plot3(x,y,z)x,y,z为相同维数的向量，绘出这些向量表示的点的曲线。plot3(X,Y,Z)X,Y,Z为相同阶数的矩阵，绘出矩阵列向量的曲线。plot3(X,Y,Z,s)s为定义线型的字符串。plot3(x1,y1,z1,s1,x2,y2,s2,)例：绘三维螺旋线?x=0:pi/50:10*pi;?y=sin(x);?z=cos(x);?plot3(x,y,z);网图函数 X,Y=meshgrid(x,y)x,y为给定向量，用来定义网格的划分区域和划分方法。矩阵X和Y为网格划分后的数据矩阵。例：?x,y=meshgrid(-3:0.1
7、:3,-2:0.1:2);?z=(x.2-2*x).*exp(-x.2-y.2-x.*y);?plot3(x,y,z)mesh(X,Y,Z)绘制彩色网格面图形 mesh(x,y,Z)x,y为两个向量，要求 length(y),length(x)=size(Z)mesh(Z)m,n=size(Z),则使用x=1:n及y=1:m例：?x=-8:0.5:8;y=x;?a=ones(size(y)*x;?b=y*ones(size(x);?c=sqrt(a.2+b.2)+eps;?z=sin(c)./c;?mesh(z)meshc与mesh调用方式相同，且能绘制相应的等高线。例：?x,y=meshgr
8、id(-4:0.5:4);?z=sqrt(x.2+y.2);?meshc(z)meshz与mesh调用方式相同，增加了边界面屏蔽。例：?x,y=meshgrid(-4:0.5:4);?z=sqrt(x.2+y.2);?meshz(x,y,z)着色函数 surf(X,Y,Z)绘制着色的三维表面图，参数设置与mesh相同。例：?x,y=meshgrid(-4:0.5:4);?z=sqrt(x.2+y.2);?surf(x,y,z)三维等高线例：?waterfall(z)?x,y=meshgrid(-4:0.5:4);?contour3(peaks(x,y),25);l特殊三维图形函数 bar3 三
9、维条形图surfc 着色与等高线结合 comet3 三维彗星轨迹图trisurf 三角形表面图 ezgraph3 函数控制绘制三位图trimesh 三角形网格图 pie3 三维饼状图waterfall 瀑布图 scatter3 三维散射图cylinder 柱面图 stem3 三维离散数据图sphere 球面图绘三维饼图例：?x=2 4 6 8;?pie3(x,0,0,1,0)柱面图:X,Y,Z=cylinder(R,N)R为母线向量，N为旋转圆周上分割线的条数。例：?x=0:pi/20:pi*3;?r=5+cos(x);?a,b,c=cylinder(r,30);?mesh(a,b,c)图形处
10、理常用技术图形处理常用技术l图形控制坐标轴控制函数 axis(V)V为坐标轴范围数组：二维图形：V=XMIN,XMAX,YMIN,YMAX 三维图形：V=XMIN,XMAX,YMIN,YMAX,ZMIN,ZMAX axis 控制字符串 auto自动模式 axis当前坐标设置固定 equal控制各坐标轴的分度使其相等 square使绘图区为正方形 normal解除对坐标轴的任何限制 坐标轴缩放函数 zoom 控制字符串 实现对二维图的缩放 on 允许对图形缩放 off 禁止对图形缩放 (factor)以factor为缩放因子进行坐标轴缩放 out 恢复所进行的一切缩放 xon 只允许对x轴进行缩
11、放 yon 只允许对y轴进行缩放平面坐标网格函数 grid on/off 显示和取消网格坐标轴封闭函数 box on/off 四周显示坐标轴和常规坐标轴图形的标注图形的标注l坐标轴标注 title xlabel ylabel(标注,属性1,属性值1,)例：l?x=0:0.1*pi:2*pi;l?y=sin(x);l?plot(x,y)l?xlabel(x(02pi),FontWeight,bold);l?ylabel(y=sin(x),FontWeight,bold);l?title(正弦函数,Fontsize,12,fontweight,bold,fontname,黑体)特殊符号的输入 转义
12、符号 alphaGamma betaDelta gammaTheta deltaLambda epsilonXi zetaPi etaomega theta 标注的显示控制 bf 黑体 it 斜体 rm 标准形式 fontnamefontname 字体名 fontsize(fontsize)字体大小 特殊符号如”、”“、”“等，用”来引导。上标和下标 调用符为”_”和”,相应的内容置于 内。例：?x=-10:0.1:10;?y=exp(-x.2/2);?title(bf y=e-x2/2)l文本标注 text(x,y,标注文本及控制字符串)(x,y)为给定标注文本在途中添加的位置。例：?x=1
13、:0.1*pi:2*pi;?y=sin(x);?plot(x,y);?text(3*pi/4,sin(3*pi/4),leftarrow sin(3pi/4)=-7.707)复杂文本标注例：?x=1:0.1*pi:2*pi;?y=sin(x);?plot(x,y);?text(3*pi/4,sin(3*pi/4),leftarrow sin(3pi/4)=,num2str(sin(3*pi/4),fontsize,12)?text(5*pi/4,sin(5*pi/4),sin(5pi/4)=,num2str(sin(5*pi/4),rightarrow,.horizontalalignment
14、,right,fontsize,12)l交互式文本标注 gtext(s)执行时，图形中出现“十”字型交叉线供用户选择标注位置。S为标注内容的字符串，标注内容为多行时，s为一单元型字符数组。l图例标注 legend(标注1，标注2，)标注1、标注2等分别对应绘图过程中绘制的先后顺序的曲线。例：?x=1:0.1*pi:2*pi;?y=sin(x);?z=cos(x);?plot(x,y,x,z)?legend(sin(x),cos(x)legend(标注,定位代号)定位代号：0 自动定位 1 右上角 2 左上角 3 左下角 4 右下角 1 右外侧图形的保持和子图图形的保持和子图l图形的保持 hol
15、d on 启动图形保持功能，此后所有的图形都添加到当前的图形窗口中，系统会自动调整坐标。hold off 关闭图形保持功能。例：?x=0:0.1*pi:2*pi;?y=sin(x);?z=cos(x);?plot(x,y,-*)?hold on?plot(x,z,-o)?plot(x,y+z,-h)?legend(sin(x),cos(x),sin(x)+cos(x),0)?hold offl子图 subplot(m,n,p)将一个图形窗口分隔成mn格区域，参数p指定子绘图区域。例：?x=0:0.1*pi:2*pi;?subplot(2,2,1);?plot(x,sin(x),-*)?titl
16、e(sin(x)?subplot(2,2,2);?plot(x,cos(x),-o)?title(cos(x)?subplot(2,2,3);?plot(x,sin(x).*cos(x),-x)?title(sin(x)*cos(x)?subplot(2,2,4);?plot(x,sin(x)+cos(x),-h)?title(sin(x)+cos(x)图形处理的高级技术图形处理的高级技术l颜色 采用RGB色系，由矩阵R,G,B来表示颜色的映像。RGB颜色000黑色111白色100红色010绿色001蓝色110黄色101洋红011青色2/301天蓝11/20橘黄0.500深红0.50.50.5
17、灰色常用的颜色映像（默认状态为643颜色矩阵）颜色映像相应颜色系颜色映像相应颜色系 autumn红黄色系 hsv红色调饱和色系 bone蓝色灰系 jet蓝色调饱和色系 colorcube增强颜色系 lines线性色系 cool青和洋红色系 pink柔和色系 copper铜色系 prism棱镜色系 flag红白蓝黑交替色系 spring洋红、黄色系 gray线性灰色色系 summer绿黄色系 hot黑红黄白色系 winter蓝绿色系 vgaWindows16位色系l着色过程1.生成颜色映像2.colormap(c)c为颜色映像矩阵，3列，行数不限2.图形应用函数 如pcolor、colorbar
18、等3.着色方式 shading c c为控制字符串，分别为faceted、interp和flat。其中faceted以平面作为着色单位，为默认形式；interp以插值形式为图形像点着色；flat以平滑形式着色。l pcolor(c)以当前的颜色映像为矩阵c进行着色。例：?colormap(hot(80)?pcolor(rand(6,8);?shading interpl rgbplot(c)将矩阵的三列值分别以红、绿、蓝绘出。l colorbar(vert)%垂直显示颜色标尺l colorbar(horiz)%水平显示颜色标尺例：?x,y,z=peaks;?mesh(x,y,z);?color
19、map(hot(80);?colorbarl brighten(beta)beta大于零时，增加当前的色彩强度；相反，当beta小于零时，削弱当前的颜色强度。l caxis(cmin,cmax)l cmin,cmax=caxis 函数自动控制图形中色彩和数值的对应关系。l colordef colordef none 将图形背景与窗口背景设为相同 colordef black 将图形背景设为黑色 colordef white 将图形背景设为白色视觉与光照视觉与光照l视觉控制view(az,el)az为方位角，即xy平面旋转的角度，顺时针方向旋转的角度为正；el为仰角，即从xy平面向z轴旋转的角
20、度，朝向z轴的旋转（仰视）为正角度；单位均为度，而非弧度。view(2)二维图形中视角的默认值(0,90)view(3)三维图形中视角的默认值(-37.5,30)az,el=view 返回当前图形的视角。例:Z轴正方向俯视图?contourf(a,v)?x,y,z=peaks;?colormap(hsv(100)?mesh(x,y,z)?view(0,90)viewmtx 给出指定视角的正交转换矩阵。?a=viewmtx(0,90)a=1.0000 0 0 0 0 1.0000 0.0000 0 0 -0.0000 1.0000 0 0 0 0 1.0000 rotate3d 触发图形窗口的R
21、otate3d选项，使用户可以方便的以鼠标来控制视角的变化。l光照控制 light(属性1,属性值1,属性2,属性值2,)属性包括Color,Style,Position和Visible等。例：?x,y,z=peaks;?mesh(x,y,z)?light(position,1,1,1)lighting 光源模式 光源模式为flat、gouraud、phong以及none等；其中flat为平面模式，光照单元为图形网格；gourand为点模式，光照单元为象素点；phong为以象素为光照基本单元，且计算各点的反射比；none为关闭图形光源功能。material 表面控制模式 模式有shiny、du
22、ll、metal等，其中shiny使图形表面显示较为光亮的色彩模式，dull指表面显示较为阴暗的色彩模式，metal指表面呈现金属色泽模式。surfl(X,Y,Z,S,K)S为光源控制变量具体形式为Sx,Sy,Sz光源位置和az,el视角；K为控制图形的表面形式，具体形式为Ka,Kd,Ks,spread,其中，Ka表示背景光系数，Kd反映表面漫反射特性，Ks反映表面镜面反射特性，spread为镜面扩展因子。例：?x,y,z=peaks;?surfl(x,y,z,1,1,1,0.55,0.8,0.1,0.1)光滑曲线例：?x,y,z=peaks;?surf(x,y,z)?shading inte
23、rp图像处理图像处理l用户可以对外部图形进行操作，或将MATLAB图形转换成其他图形类型。A=imread(filename,fmt)filename为图形文件名，fmt为图形类型，如果图形为灰度图像，则返回值A为两列矩阵；如果图形为彩色，则返回值为三列矩阵。matlab所识别的图形大致为jpeg、tiff、bmp、png、hdf、pcx和xwd。l imwrite(A,filename,fmt)将图像矩阵写入外部文件，参数同imread。l imfinfo(filename,fmt)返回一结构数组，反映图形详细的信息。?pictureinfo=imfinfo(s.jpg,jpg)pictureinfo=Filename:s.jpg FileModDate:15-Jan-2002 15:57:54 FileSize:14875 Format:jpg FormatVersion:Width:320 Height:240 BitDepth:24 ColorType:truecolor FormatSignature:l image(c)显示图形，c为图形数据矩阵。