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1、第第5章章 MATLAB绘图绘图本讲内容安排本讲内容安排l5.1 二维数据曲线图二维数据曲线图l5.2 其他二维图形其他二维图形l5.3 隐函数绘图隐函数绘图l5.4 三维图形三维图形l5.5 图形修饰处理图形修饰处理l5.6 图像处理与动画制作图像处理与动画制作5.1 二维数据曲线图二维数据曲线图5.1.1 绘制单根二维曲线绘制单根二维曲线plot函数的基本调用格式为：函数的基本调用格式为：plot(x,y)其中其中x和和y为长度相同的向量，分别用于存储为长度相同的向量，分别用于存储x坐标和坐标和y坐标数据。坐标数据。例例5-1 在在0 x2 区间内，绘制曲线区间内，绘制曲线 y=2e-0.
2、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 绘制曲线。绘制曲线。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函数最简单的调用格式是只包含一个输入参数：函数最简单的调用格式是只包含一个输入参数：plot(x)在这种情况下，当在这种情况下，当x是实向量时，以该向量元素的是实向量时，以该向量元素的下标为横坐标，元素值为纵坐标画出一条连续曲线，下标为横坐标，元素值为纵坐标画出一条连续曲线，这实
3、际上是绘制折线图。这实际上是绘制折线图。5.1.2 绘制多根二维曲线绘制多根二维曲线1plot函数的输入参数是矩阵形式(1)当当x是向量，是向量，y是有一维与是有一维与x同维的矩阵时，则绘制出多根同维的矩阵时，则绘制出多根不同颜色的曲线。曲线条数等于不同颜色的曲线。曲线条数等于y矩阵的另一维数，矩阵的另一维数，x被作被作为这些曲线共同的横坐标。为这些曲线共同的横坐标。(2)当当x,y是同维矩阵时，则以是同维矩阵时，则以x,y对应列元素为横、纵坐标分对应列元素为横、纵坐标分别绘制曲线，曲线条数等于矩阵的列数。别绘制曲线，曲线条数等于矩阵的列数。(3)对只包含一个输入参数的对只包含一个输入参数的p
4、lot函数，当输入参数是实矩函数，当输入参数是实矩阵时，则按列绘制每列元素值相对其下标的曲线，曲线条阵时，则按列绘制每列元素值相对其下标的曲线，曲线条数等于输入参数矩阵的列数。数等于输入参数矩阵的列数。(4)当输入参数是复数矩阵时，则按列分别以元素实部和虚当输入参数是复数矩阵时，则按列分别以元素实部和虚部为横、纵坐标绘制多条曲线。部为横、纵坐标绘制多条曲线。2含多个输入参数的plot函数调用格式为：调用格式为：plot(x1,y1,x2,y2,xn,yn)(1)当输入参数都为向量时，当输入参数都为向量时，x1和和y1，x2和和y2，xn和和yn分别组成一组向量对，每一组向量对的分别组成一组向量
5、对，每一组向量对的长度可以不同。每一向量对可以绘制出一条曲线，长度可以不同。每一向量对可以绘制出一条曲线，这样可以在同一坐标内绘制出多条曲线。这样可以在同一坐标内绘制出多条曲线。(2)当输入参数有矩阵形式时，配对的当输入参数有矩阵形式时，配对的x,y按对应列按对应列元素为横、纵坐标分别绘制曲线，曲线条数等于元素为横、纵坐标分别绘制曲线，曲线条数等于矩阵的列数。矩阵的列数。例例5-3 分析下列程序绘制的曲线。分析下列程序绘制的曲线。x1=linspace(0,2*pi,100);x2=linspace(0,3*pi,100);x3=linspace(0,4*pi,100);y1=sin(x1);
6、y2=1+sin(x2);y3=2+sin(x3);x=x1;x2;x3;y=y1;y2;y3;plot(x,y,x1,y1-1)3具有两个纵坐标标度的图形在在MATLAB中，如果需要绘制出具有不同纵坐标标中，如果需要绘制出具有不同纵坐标标度的两个图形，可以使用度的两个图形，可以使用plotyy绘图函数。调用格绘图函数。调用格式为：式为：plotyy(x1,y1,x2,y2)其中其中x1,y1对应一条曲线，对应一条曲线，x2,y2对应另一条曲线。横对应另一条曲线。横坐标的标度相同，纵坐标有两个，左纵坐标用于坐标的标度相同，纵坐标有两个，左纵坐标用于x1,y1数据对，右纵坐标用于数据对，右纵坐标
7、用于x2,y2数据对。数据对。例例5-4 用不同标度在同一坐标内绘制曲线用不同标度在同一坐标内绘制曲线 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*x).*cos(pi*x);plotyy(x,y1,x,y2);4图形保持 hold on/off命令控制是保持原有图形还是刷新命令控制是保持原有图形还是刷新原有图形，不带参数的原有图形，不带参数的hold命令在两种状态之间进命令在两种状态之间进行切换。行切换。例例5-5 采
8、用图形保持，在同一坐标内绘制曲线采用图形保持，在同一坐标内绘制曲线 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(-0.5*x).*cos(pi*x);plot(x,y2);hold off5.1.3 设置曲线样式 MATLAB提供了一些绘图选项，用于确定所绘曲线提供了一些绘图选项，用于确定所绘曲线的线型、颜色和数据点标记符号，它们可以组合使用。的线型、颜色和数据点标记符号，它们可以组合使用。例如，
9、例如，“b-.”表示蓝色点划线，表示蓝色点划线，“y:d”表示黄色虚线表示黄色虚线并用菱形符标记数据点。当选项省略时，并用菱形符标记数据点。当选项省略时，MATLAB规定，规定，线型一律用实线，按默认颜色顺序绘制。要设置曲线样线型一律用实线，按默认颜色顺序绘制。要设置曲线样式可以在式可以在plot函数中加绘图选项，其调用格式为：函数中加绘图选项，其调用格式为：plot(x1,y1,选项选项1,x2,y2,选项选项2,xn,yn,选项选项n)颜色、数据点标记符号、线型颜色、数据点标记符号、线型 字母 颜色 标点 线型 y 黄色 点线 m 粉红 圈线 c 亮蓝 线 r 大红 字线 g 绿色 实线
10、b 蓝色 星形线 w 白色 ：虚线 k 黑色 (-)点划线数据点标记符号、符号数据点标记符号、符号 +|o|*|.|x|square|diamond|v|pentagram|hexagram square 正方形 diamond 菱形 pentagram 五角星 hexagram 六角星例例5-6 在同一坐标内，分别用不同线型和颜色绘制曲线在同一坐标内，分别用不同线型和颜色绘制曲线 y1=0.2e-0.5xcos(4x)和和y2=2e-0.5xcos(x)，标记两曲，标记两曲 线线交叉点。程序如下：交叉点。程序如下：x=linspace(0,2*pi,1000);y1=0.2*exp(-0.5
11、*x).*cos(4*pi*x);y2=2*exp(-0.5*x).*cos(pi*x);k=find(abs(y1-y2)1e-2);%查找查找y1与与y2相等点相等点(近似相等近似相等)的下标的下标x1=x(k);%取取y1与与y2相等点的相等点的x坐标坐标y3=0.2*exp(-0.5*x1).*cos(4*pi*x1);%求求y1与与y2值相等点的值相等点的y坐标坐标plot(x,y1,x,y2,k:,x1,y3,bp);5.1.4 图形标注与坐标控制1图形标注图形标注 有关图形标注函数的调用格式为：有关图形标注函数的调用格式为：title(图形名称图形名称)xlabel(x轴说明轴说
12、明)ylabel(y轴说明轴说明)text(x,y,图形说明图形说明)legend(图例图例1,图例图例2,)函数中的说明文字，除使用函数中的说明文字，除使用标准的标准的ASCII字符外，还可字符外，还可使用使用LaTeX格式的控制字符，格式的控制字符，这样就可以在图形上添加希这样就可以在图形上添加希腊字母、数学符号及公式等腊字母、数学符号及公式等内容。例内容。例,text(0.3,0.5,sin(omegat+beta)将得到标注效果将得到标注效果sin(t+)。例例5-7 在在0 x2 区间内，绘制曲线区间内，绘制曲线y1=2e-0.5x和和y2=cos(4x)，并给图形添加图形标注。，并
13、给图形添加图形标注。程序如下：程序如下：x=0:pi/100:2*pi;y1=2*exp(-0.5*x);y2=cos(4*pi*x);plot(x,y1,x,y2)title(x from 0 to 2pi);%加图形标题加图形标题xlabel(Variable X);%加加X轴说明轴说明ylabel(Variable Y);%加加Y轴说明轴说明text(0.8,1.5,曲线曲线y1=2e-0.5x);%在指定位置添加图在指定位置添加图形说明形说明text(2.5,1.1,曲线曲线y2=cos(4pix);legend(y1,y2)%加图例加图例2坐标控制axis函数的调用格式为：函数的调用
14、格式为：axis(xmin xmax ymin ymax zmin zmax)axis函数功能丰富，常用的格式还有：函数功能丰富，常用的格式还有：axis equal：纵、横坐标轴采用等长刻度。：纵、横坐标轴采用等长刻度。axis square：产生正方形坐标系：产生正方形坐标系(缺省为矩形缺省为矩形)。axis auto：使用缺省设置。：使用缺省设置。axis off：取消坐标轴。：取消坐标轴。axis on：显示坐标轴。：显示坐标轴。给坐标加网格线用给坐标加网格线用grid命令来控制。命令来控制。grid on/off命令命令控制是画还是不画网格线，不带参数的控制是画还是不画网格线，不带参
15、数的grid命令在两种命令在两种状态之间进行切换。状态之间进行切换。给坐标加边框用给坐标加边框用box命令来控制。命令来控制。box on/off命令控命令控制是加还是不加边框线，不带参数的制是加还是不加边框线，不带参数的box命令在两种状命令在两种状态之间进行切换。态之间进行切换。例例5-8 在同一坐标中，可以绘制在同一坐标中，可以绘制3个同心圆，并加坐标个同心圆，并加坐标控制。程序如下：控制。程序如下：t=0:0.01:2*pi;x=exp(i*t);y=x;2*x;3*x;plot(y)grid on;%加网格线加网格线box on;%加坐标边框加坐标边框axis equal%坐标轴采用
16、等刻度坐标轴采用等刻度5.1.5 图形的可视化编辑 MATLAB 6.5版本在图形窗口中提供了可视化版本在图形窗口中提供了可视化的图形编辑工具，利用图形窗口菜单栏或工具栏中的图形编辑工具，利用图形窗口菜单栏或工具栏中的有关命令可以完成对窗口中各种图形对象的编辑的有关命令可以完成对窗口中各种图形对象的编辑处理。处理。在图形窗口上有一个菜单栏和工具栏。菜单栏在图形窗口上有一个菜单栏和工具栏。菜单栏包含包含File、Edit、View、Insert、Tools、Window和和Help共共7个菜单项，工具栏包含个菜单项，工具栏包含11个命令按钮。个命令按钮。5.1.6 对函数自适应采样的绘图函数fp
17、lot函数的调用格式为：函数的调用格式为：fplot(fname,lims,tol,选项选项)其中其中fname为函数名，以字符串形式出现，为函数名，以字符串形式出现，lims为为x,y的的取值范围，取值范围，tol为相对允许误差，其系统默认值为为相对允许误差，其系统默认值为2e-3。选项定义与选项定义与plot函数相同。函数相同。例例5-9 用用fplot函数绘制函数绘制f(x)=cos(tan(x)的曲线。的曲线。命令如下：命令如下：fplot(cos(tan(pi*x),0,1,1e-4)5.1.7 图形窗口的分割subplot函数的调用格式为：函数的调用格式为：subplot(m,n,
18、p)该函数将当前图形窗口分成该函数将当前图形窗口分成mn个绘图区，即每个绘图区，即每行行n个，共个，共m行，区号按行优先编号，且选定第行，区号按行优先编号，且选定第p个区为当前活动区。在每一个绘图区允许以不同个区为当前活动区。在每一个绘图区允许以不同的坐标系单独绘制图形。的坐标系单独绘制图形。例例5-10 在图形窗口中，以子图形式同时绘制多根曲线。在图形窗口中，以子图形式同时绘制多根曲线。t=0:pi/100:2*pi;y1=sin(t);y3=sin(t+0.5);y2=cos(t);y4=cos(t+0.5);subplot(2,2,1);plot(t,y1)subplot(2,2,2);
19、plot(t,y2)subplot(2,2,3);plot(t,y3)subplot(2,2,4);plot(t,y4)5.2 其他二维图形5.2.1 其他坐标系下的二维数据曲线图其他坐标系下的二维数据曲线图1对数坐标图形对数坐标图形 MATLAB提供了绘制对数和半对数坐标曲线的函数，提供了绘制对数和半对数坐标曲线的函数，调用格式为：调用格式为：semilogx(x1,y1,选项选项1,x2,y2,选项选项2,)semilogy(x1,y1,选项选项1,x2,y2,选项选项2,)loglog(x1,y1,选项选项1,x2,y2,选项选项2,)例例5-11 绘制绘制y=10 x的对数坐标图并与直
20、角线的对数坐标图并与直角线性坐标图进行比较。性坐标图进行比较。t=1:0.2:2;y=10.t;subplot(2,2,1);plot(t,y)subplot(2,2,2);semilogx(t,y)subplot(2,2,3);semilogy(t,y)subplot(2,2,4);loglog(t,y)2极坐标图polar函数用来绘制极坐标图，其调用格式为：函数用来绘制极坐标图，其调用格式为：polar(theta,rho,选项选项)其中其中theta为极坐标极角，为极坐标极角，rho为极坐标矢径，选项的内为极坐标矢径，选项的内容与容与plot函数相似。函数相似。例例5-12 绘制绘制r=
21、sin(t)cos(t)的极坐标图，并标记数据点。的极坐标图，并标记数据点。程序如下：程序如下：t=0:pi/50:2*pi;r=sin(t).*cos(t);polar(t,r,-*);5.2.2 二维统计分析图 在在MATLAB中，二维统计分析图形很多，常见的有中，二维统计分析图形很多，常见的有条形图、阶梯图、杆图和填充图等，所采用的函数分别条形图、阶梯图、杆图和填充图等，所采用的函数分别是：是：bar(x,y,选项选项)stairs(x,y,选项选项)stem(x,y,选项选项)fill(x1,y1,选项选项1,x2,y2,选项选项2,)例例5-13 分别以条形图、阶梯图、杆图和填充图形
22、式绘分别以条形图、阶梯图、杆图和填充图形式绘制曲线制曲线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(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)
23、;axis(0,7,-2,2);MATLAB提供的统计分析绘图函数还有很多，例如，提供的统计分析绘图函数还有很多，例如，用来表示各元素占总和的百分比的饼图、复数的相用来表示各元素占总和的百分比的饼图、复数的相量图等等。量图等等。例例5-14 绘制图形：绘制图形：(1)某企业全年各季度的产值某企业全年各季度的产值(单位：万元单位：万元)分别为：分别为：2347,1827,2043,3025，试用饼图作统计分析。，试用饼图作统计分析。(2)绘制复数的相量图：绘制复数的相量图：7+2.9i、2-3i和和-1.5-6i。程序如下：程序如下：subplot(1,2,1);pie(2347,1827,20
24、43,3025);title(饼图饼图);legend(一季度一季度,二季度二季度,三季度三季度,四季度四季度);subplot(1,2,2);compass(7+2.9i,2-3i,-1.5-6i);title(相量图相量图);5.3 隐函数绘图MATLAB提供了一个提供了一个ezplot函数绘制隐函数图形，函数绘制隐函数图形，下面介绍其用法。下面介绍其用法。(1)对于函数对于函数f=f(x)，ezplot函数的调用格式为：函数的调用格式为：ezplot(f)：在默认区间：在默认区间-2x2绘制绘制f=f(x)的图的图形。形。ezplot(f,a,b)：在区间：在区间axb绘制绘制f=f(x
25、)的图形。的图形。(2)对于隐函数对于隐函数f=f(x,y)，ezplot函数的调用格式：函数的调用格式：ezplot(f)：在默认区间：在默认区间-2x2和和-2y2绘制绘制f(x,y)=0的图形。的图形。ezplot(f,xmin,xmax,ymin,ymax)：在区间：在区间xminxxmax和和yminyymax绘制绘制f(x,y)=0的图形。的图形。ezplot(f,a,b)：在区间：在区间axb和和ay b绘制绘制f(x,y)=0的图形。的图形。(3)对于参数方程对于参数方程x=x(t)和和y=y(t)，ezplot函数的调用函数的调用格式为：格式为：ezplot(x,y)：在默认
26、区间：在默认区间0t2绘制绘制x=x(t)和和y=y(t)的图的图形。形。ezplot(x,y,tmin,tmax)：在区间：在区间tmin t tmax绘制绘制x=x(t)和和y=y(t)的图形。的图形。例例5-15 隐函数绘图应用举例。隐函数绘图应用举例。程序如下：程序如下：subplot(2,2,1);ezplot(x2+y2-9);axis equalsubplot(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)*
27、sin(t),0,2*pi)5.4 三维图形5.4.1 三维曲线三维曲线plot3函数与函数与plot函数用法十分相似，其调用格式为：函数用法十分相似，其调用格式为：plot3(x1,y1,z1,选项选项1,x2,y2,z2,选项选项2,xn,yn,zn,选项选项n)其中每一组其中每一组x,y,z组成一组曲线的坐标参数，选项的定义组成一组曲线的坐标参数，选项的定义和和plot函数相同。当函数相同。当x,y,z是同维向量时，则是同维向量时，则x,y,z 对应元对应元素构成一条三维曲线。当素构成一条三维曲线。当x,y,z是同维矩阵时，则以是同维矩阵时，则以x,y,z对应列元素绘制三维曲线，曲线条数
28、等于矩阵列数。对应列元素绘制三维曲线，曲线条数等于矩阵列数。例例5-16 绘制三维曲线。绘制三维曲线。程序如下：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;5.4.2 三维曲面1产生三维数据产生三维数据在在MATLAB中，利用中，利用meshgrid函数产生平面区域内的网函数产生平面区域内的网格坐标矩阵。其格式为：格坐标矩阵。其格式为：x=a:d1:b;y=c:d2:d
29、;X,Y=meshgrid(x,y);语句执行后，矩阵语句执行后，矩阵X的每一行都是向量的每一行都是向量x，行数等于向量，行数等于向量y的元素的个数，矩阵的元素的个数，矩阵Y的每一列都是向量的每一列都是向量y，列数等于，列数等于向量向量x的元素的个数。的元素的个数。2绘制三维曲面的函数绘制三维曲面的函数surf函数和函数和mesh函数的调用格式为：函数的调用格式为：mesh(x,y,z,c)surf(x,y,z,c)一般情况下，一般情况下，x,y,z是维数相同的矩阵。是维数相同的矩阵。x,y是网格坐标矩是网格坐标矩阵，阵，z是网格点上的高度矩阵，是网格点上的高度矩阵，c用于指定在不同高度下用于
30、指定在不同高度下的颜色范围。的颜色范围。例例5-17 绘制三维曲面图绘制三维曲面图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，还有带等高线的三维网格曲面函数此外，还有带等高线的三维网格曲面函数meshc和带底和带底座的三维网格曲面函数座的三维网格曲面函数meshz。其用法与。其用法与mesh类似，不类似，不同的是同的是meshc还在还在xy平面上绘制曲面在平面上绘制曲面在z轴方向的等高线，轴方向的等高线，m
31、eshz还在还在xy平面上绘制曲面的底座。平面上绘制曲面的底座。例例5-18 在在xy平面内选择区域平面内选择区域-8,8-8,8，绘制，绘制4种三维曲面图。种三维曲面图。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
32、(2,2,4);surf(x,y,z);title(surf(x,y,z)3标准三维曲面sphere函数的调用格式为：函数的调用格式为：x,y,z=sphere(n)cylinder函数的调用格式为：函数的调用格式为：x,y,z=cylinder(R,n)MATLAB还有一个还有一个peaks 函数，称为多峰函数，常用于函数，称为多峰函数，常用于三维曲面的演示。三维曲面的演示。例例5-19 绘制标准三维曲面图形。绘制标准三维曲面图形。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);s
33、ubplot(2,2,2);x,y,z=sphere;surf(x,y,z);subplot(2,1,2);x,y,z=peaks(30);surf(x,y,z);5.4.3 其他三维图形在介绍二维图形时，曾提到条形图、杆图、饼图在介绍二维图形时，曾提到条形图、杆图、饼图和填充图等特殊图形，它们还可以以三维形式出和填充图等特殊图形，它们还可以以三维形式出现，使用的函数分别是现，使用的函数分别是bar3、stem3、pie3 和和fill3。bar3函数绘制三维条形图，常用格式为：函数绘制三维条形图，常用格式为：bar3(y)bar3(x,y)stem3函数绘制离散序列数据的三维杆图，常用格式为
34、：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：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函数等效于三维函数fill，可在三维空间内绘制出填，可在三维空间内绘制出填充过的多边形，常用格式为：充过的多边形，常用格式为：fill3(x,y,z,c)例例5-20 绘制三维图形：绘制三维图形：(1)绘制魔方阵的三维条形图。绘制魔方阵的三维条形图。(2)以三维杆图形式绘制曲线以三维杆图形式绘制曲线y=2sin(x)。(3)已知已知x=2347,1827,2043,3025，绘制饼图。，绘制饼图。(4
35、)用随机的顶点坐标值画出五个黄色三角形。用随机的顶点坐标值画出五个黄色三角形。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);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 绘制多峰函数的瀑布图和等高线图。绘制多峰函数的瀑布图和等高线图。程序如下：程序如下：subplot(1,2,1);X,Y,Z=peaks(30);wat
36、erfall(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代表高度的等级数代表高度的等级数xlabel(X-axis),ylabel(Y-axis),zlabel(Z-axis);5.5 图形修饰处理5.5.1 视点处理视点处理MATLAB提供了设置视点的函数提供了设置视点的函数view，其调用，其调用格式为：格式为：view(az,el)其中其中az为方位角，为方位角，el为仰角，它们均以度为单位。为仰角，它们均以度为单位。系统缺省的视点定义为方位角
37、系统缺省的视点定义为方位角-37.5,仰角仰角30。5.5.2 色彩处理1颜色的向量表示颜色的向量表示 MATLAB除用字符表示颜色外，还可以用含有除用字符表示颜色外，还可以用含有3个元个元素的向量表示颜色。向量元素在素的向量表示颜色。向量元素在0,1范围取值，范围取值，3个元个元素分别表示红、绿、蓝素分别表示红、绿、蓝3种颜色的相对亮度，称为种颜色的相对亮度，称为RGB三元组。三元组。2色图色图 色图色图(Color map)是是MATLAB系统引入的概念。在系统引入的概念。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
38、是的数值矩阵，它的每一行是RGB三元组。色图矩阵三元组。色图矩阵可以人为地生成，也可以调用可以人为地生成，也可以调用MATLAB提供的函数来定提供的函数来定义色图矩阵。义色图矩阵。3三维表面图形的着色三维表面图形的着色 三维表面图实际上就是在网格图的每一个网格片上三维表面图实际上就是在网格图的每一个网格片上涂上颜色。涂上颜色。surf函数用缺省的着色方式对网格片着色。函数用缺省的着色方式对网格片着色。除此之外，还可以用除此之外，还可以用shading命令来改变着色方式。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命令将每个网格片用其高度对应的颜色进行着色，但
39、网格线仍保留着，其颜色是黑色。这颜色进行着色，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。是系统的缺省着色方式。shading flat命令将每个网格片用同一个颜色进行着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。更加光滑。shading interp命令在网格片内采用颜色插值处理，命令在网格片内采用颜色插值处理，得出的表面图显得最光滑。得出的表面图显得最光滑。例例5-23 3种图形着色方式的效果展示。种图形着色方式的效果展示。程序如下：程序如下：x,y,z=sphere(20);col
40、ormap(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 光照处理MATLAB提供了灯光设置的函数，其调用格式为：提供了灯光设置的函数，其调用格式为：light(Color,选项选项1,Style,选项选项2,Position,选项选项3)例例5-24 光照处理后的球面。光照处理后的球面。程序如下：程序如下：x,y,z=sphere(20
41、);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 图形的裁剪处理例例5-25 绘制三维曲面图，并进行插值着色处理，裁掉图中绘制三维曲面图，并进行插值着色处理，裁掉图中x和和y都小于都小于
42、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%程序暂停程序暂停i=find(x=0&y=0);z1=z;z1(i)=NaN;surf(x,y,z1);shading interp;为了展示裁剪效果，第一个曲面绘制完成后暂停，然后显示为了展示裁剪效果，第一个曲面绘制完成后暂停，然后显示裁剪后的曲面。裁剪后的曲面。5.6 图像处理与动画制作5.6.1 图像处理图像处理1imread和和imwrite函数函数 imread
43、和和imwrite函数分别用于将图像文件读入函数分别用于将图像文件读入MATLAB工作空间，以及将图像数据和色图数据一起写工作空间，以及将图像数据和色图数据一起写入一定格式的图像文件。入一定格式的图像文件。MATLAB支持多种图像文件格支持多种图像文件格式，如式，如.bmp、.jpg、.jpeg、.tif等。等。2image和和imagesc函数函数这两个函数用于图像显示。为了保证图像的显示效果，这两个函数用于图像显示。为了保证图像的显示效果，一般还应使用一般还应使用colormap函数设置图像色图。函数设置图像色图。例例5-26 有一图像文件有一图像文件flower.jpg，在图形窗口显示该
44、图，在图形窗口显示该图像。像。程序如下：程序如下：x,cmap=imread(flower.jpg);%读取图像的数据阵读取图像的数据阵和色图阵和色图阵image(x);colormap(cmap);axis image off%保持宽高比并取消坐标轴保持宽高比并取消坐标轴 5.6.2 动画制作动画制作MATLAB提供提供getframe、moviein和和movie函数进行动画函数进行动画制作。制作。1getframe函数函数getframe函数可截取一幅画面信息函数可截取一幅画面信息(称为动画中的一帧称为动画中的一帧)，一幅画面信息形成一个很大的列向量。显然，保存，一幅画面信息形成一个很大
45、的列向量。显然，保存n幅图面就需一个大矩阵。幅图面就需一个大矩阵。2moviein函数函数moviein(n)函数用来建立一个足够大的函数用来建立一个足够大的n列矩阵。该矩阵列矩阵。该矩阵用来保存用来保存n幅画面的数据，以备播放。之所以要事先建幅画面的数据，以备播放。之所以要事先建立一个大矩阵，是为了提高程序运行速度。立一个大矩阵，是为了提高程序运行速度。3movie函数函数movie(m,n)函数播放由矩阵函数播放由矩阵m所定义的画面所定义的画面n次，缺省时次，缺省时播放一次。播放一次。例例5-27 绘制了绘制了peaks函数曲面并且将它绕函数曲面并且将它绕z轴旋转。轴旋转。程序如下程序如下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);%建立一个建立一个20列大矩阵列大矩阵for i=1:20view(-37.5+24*(i-1),30)%改变视点改变视点m(:,i)=getframe;%将图形保存到将图形保存到m矩阵矩阵end movie(m,2);%播放画面播放画面2次次