第5章MATLA繪圖

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 圖像處理與動畫制作圖像處理與動畫制作5.1 二維數(shù)據(jù)曲線圖二維數(shù)據(jù)曲線圖5.1.1 繪制單根二維曲線繪制單根二維曲線plot函數(shù)的基本調(diào)用格式為：函數(shù)的基本調(diào)用格式為：plot(x,y) 其中其中x和和y為長度相同的向量，分別用于存儲為長度相同的向量，分別用于存儲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

2、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)最簡單的調(diào)用格式是只包含一個輸入?yún)?shù)：函數(shù)最簡單的調(diào)用格式是只包含一個輸入?yún)?shù)：plot(x)在這種情況下，當(dāng)在這種情況下，當(dāng)x是實(shí)向量時，以該向量元素的下是實(shí)向量時，以該向量元素的下標(biāo)為橫坐標(biāo)，元素值為縱坐標(biāo)畫出一條連續(xù)曲線，標(biāo)為橫坐標(biāo)，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

3、線圖。5.1.2 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，則繪同維的矩陣時，則繪制出多根不同顏色的曲線。曲線條數(shù)等于制出多根不同顏色的曲線。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)。 (2) 當(dāng)當(dāng)x,y是同維矩陣時，則以是同維矩陣時，則以x,y對應(yīng)列元素為橫、對應(yīng)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)?？v坐標(biāo)分別繪制曲線，曲線條數(shù)等于矩陣的列數(shù)。 (3) 對只包含一個輸入?yún)?shù)的對只包含一個輸入?yún)?shù)的

4、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，則按列繪制每列元素值相對其下標(biāo)是實(shí)矩陣時，則按列繪制每列元素值相對其下標(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，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，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含多個輸入?yún)?shù)的含多個輸入?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，當(dāng)輸入?yún)?shù)都為向量時，x1和和y1，x2和和y2，xn和和yn分別組成一組向量對，每一組向量對

5、的長分別組成一組向量對，每一組向量對的長度可以不同。每一向量對可以繪制出一條曲線，度可以不同。每一向量對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，配對的當(dāng)輸入?yún)?shù)有矩陣形式時，配對的x,y按對應(yīng)列按對應(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);

6、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具有兩個縱坐標(biāo)標(biāo)度的圖形具有兩個縱坐標(biāo)標(biāo)度的圖形在在matlab中，如果需要繪制出具有不同縱坐標(biāo)標(biāo)中，如果需要繪制出具有不同縱坐標(biāo)標(biāo)度的兩個圖形，可以使用度的兩個圖形，可以使用plotyy繪圖函數(shù)。調(diào)用繪圖函數(shù)。調(diào)用格式為：格式為：plotyy(x1,y1,x2,y2)其中其中x1,y1對應(yīng)一條曲線，對應(yīng)一條曲線，x2,y2對應(yīng)另一條曲線。橫對應(yīng)另一條曲線。橫坐標(biāo)的標(biāo)度相同，縱坐標(biāo)有兩個，左縱坐標(biāo)用于坐標(biāo)的標(biāo)度相同，縱坐標(biāo)有兩個，左縱坐標(biāo)用于

7、x1,y1數(shù)據(jù)對，右縱坐標(biāo)用于數(shù)據(jù)對，右縱坐標(biāo)用于x2,y2數(shù)據(jù)對。數(shù)據(jù)對。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*x).*cos(pi*x);plotyy(x,y1,x,y2);4圖形保持圖形保持hold on/off命令控制是保持原有圖形還是刷新原有命令控制是保持原有圖形還是刷新原有圖形，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

8、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(-0.5*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)，用于確定所繪曲線提供了一些繪圖選項(xiàng)，用于確定所繪曲線的線型、顏色和數(shù)據(jù)點(diǎn)標(biāo)記符號，它們可以組

9、合的線型、顏色和數(shù)據(jù)點(diǎn)標(biāo)記符號，它們可以組合使用。例如，使用。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，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，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

10、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)記兩曲線交叉點(diǎn)。曲線交叉點(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)1e-2); %查找查找y1與與y2相等點(diǎn)相等點(diǎn)(近似相等近似相等)的下標(biāo)的下標(biāo)x1=x(k); %取取y1與與y2相等點(diǎn)的相等點(diǎn)的x坐標(biāo)坐標(biāo)y3=0.2*exp(-0.5*x1).*cos(4*pi*x1); %求求y1與與y2值值相等點(diǎn)

11、的相等點(diǎn)的y坐標(biāo)坐標(biāo)plot(x,y1,x,y2,k:,x1,y3,bp);5.1.4 圖形標(biāo)注與坐標(biāo)控制圖形標(biāo)注與坐標(biāo)控制1圖形標(biāo)注圖形標(biāo)注有關(guān)圖形標(biāo)注函數(shù)的調(diào)用格式為：有關(guān)圖形標(biāo)注函數(shù)的調(diào)用格式為：title(圖形名稱圖形名稱)xlabel(x軸說明軸說明)ylabel(y軸說明軸說明)text(x,y,圖形說明圖形說明)legend(圖例圖例1,圖例圖例2,)函數(shù)中的說明文字，除使用標(biāo)準(zhǔn)的函數(shù)中的說明文字，除使用標(biāo)準(zhǔn)的ascii字符外，字符外，還可使用還可使用latex格式的控制字符，這樣就可以在格式的控制字符，這樣就可以在圖形上添加希臘字母、數(shù)學(xué)符號及公式等內(nèi)容。圖形上添加希臘字母、數(shù)

12、學(xué)符號及公式等內(nèi)容。例如，例如，text(0.3,0.5,sin(omegat+beta)將得到將得到標(biāo)注效果標(biāo)注效果sin(t+)。例例5-7 在在0 x2 區(qū)間內(nèi)，繪制曲線區(qū)間內(nèi)，繪制曲線y1=2e-0.5x和和y2=cos(4x)，并給圖形添加圖形標(biāo)注。，并給圖形添加圖形標(biāo)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); %加圖形標(biāo)題加圖形標(biāo)題xlabel(variable x); %加加x軸說明軸說明ylabel(variable y);

13、%加加y軸說明軸說明text(0.8,1.5,曲線曲線y1=2e-0.5x); %在指定位置在指定位置添加圖形說明添加圖形說明text(2.5,1.1,曲線曲線y2=cos(4pix); legend(y1, y2) %加圖例加圖例2坐標(biāo)控制坐標(biāo)控制axis函數(shù)的調(diào)用格式為：函數(shù)的調(diào)用格式為：axis(xmin xmax ymin ymax zmin zmax)axis函數(shù)功能豐富，常用的格式還有：函數(shù)功能豐富，常用的格式還有：axis equal：縱、橫坐標(biāo)軸采用等長刻度。：縱、橫坐標(biāo)軸采用等長刻度。axis square：產(chǎn)生正方形坐標(biāo)系：產(chǎn)生正方形坐標(biāo)系(缺省為矩形缺省為矩形)。axis

14、 auto：使用缺省設(shè)置。：使用缺省設(shè)置。axis off：取消坐標(biāo)軸。：取消坐標(biāo)軸。axis on：顯示坐標(biāo)軸。：顯示坐標(biāo)軸。給坐標(biāo)加網(wǎng)格線用給坐標(biāo)加網(wǎng)格線用grid命令來控制。命令來控制。grid on/off命令命令控制是畫還是不畫網(wǎng)格線，不帶參數(shù)的控制是畫還是不畫網(wǎng)格線，不帶參數(shù)的grid命令命令在兩種狀態(tài)之間進(jìn)行切換。在兩種狀態(tài)之間進(jìn)行切換。給坐標(biāo)加邊框用給坐標(biāo)加邊框用box命令來控制。命令來控制。box on/off命令控命令控制是加還是不加邊框線，不帶參數(shù)的制是加還是不加邊框線，不帶參數(shù)的box命令在兩命令在兩種狀態(tài)之間進(jìn)行切換。種狀態(tài)之間進(jìn)行切換。例例5-8 在同一坐標(biāo)中，可以

15、繪制在同一坐標(biāo)中，可以繪制3個同心圓，并加坐個同心圓，并加坐標(biāo)控制。標(biāo)控制。程序如下：程序如下：t=0:0.01:2*pi;x=exp(i*t);y=x;2*x;3*x;plot(y)grid on; %加網(wǎng)格線加網(wǎng)格線box on; %加坐標(biāo)邊框加坐標(biāo)邊框axis equal %坐標(biāo)軸采用等刻度坐標(biāo)軸采用等刻度5.1.5 圖形的可視化編輯圖形的可視化編輯matlab 6.5版本在圖形窗口中提供了可視化的圖版本在圖形窗口中提供了可視化的圖形編輯工具，利用圖形窗口菜單欄或工具欄中的形編輯工具，利用圖形窗口菜單欄或工具欄中的有關(guān)命令可以完成對窗口中各種圖形對象的編輯有關(guān)命令可以完成對窗口中各種圖形

16、對象的編輯處理。處理。在圖形窗口上有一個菜單欄和工具欄。菜單欄包含在圖形窗口上有一個菜單欄和工具欄。菜單欄包含file、edit、view、insert、tools、window和和help共共7個菜單項(xiàng)，工具欄包含個菜單項(xiàng)，工具欄包含11個命令按鈕。個命令按鈕。5.1.6 對函數(shù)自適應(yīng)采樣的繪圖函數(shù)對函數(shù)自適應(yīng)采樣的繪圖函數(shù)fplot函數(shù)的調(diào)用格式為：函數(shù)的調(diào)用格式為： fplot(fname,lims,tol,選項(xiàng)選項(xiàng))其中其中fname為函數(shù)名，以字符串形式出現(xiàn)，為函數(shù)名，以字符串形式出現(xiàn)，lims為為x,y的取值范圍，的取值范圍，tol為相對允許誤差，其系統(tǒng)默認(rèn)為相對允許誤差，其系統(tǒng)默

17、認(rèn)值為值為2e-3。選項(xiàng)定義與。選項(xiàng)定義與plot函數(shù)相同。函數(shù)相同。例例5-9 用用fplot函數(shù)繪制函數(shù)繪制f(x)=cos(tan(x)的曲線。的曲線。命令如下：命令如下：fplot(cos(tan(pi*x), 0,1,1e-4)5.1.7 圖形窗口的分割圖形窗口的分割subplot函數(shù)的調(diào)用格式為：函數(shù)的調(diào)用格式為：subplot(m,n,p)該函數(shù)將當(dāng)前圖形窗口分成該函數(shù)將當(dāng)前圖形窗口分成mn個繪圖區(qū)，個繪圖區(qū)，即每行即每行n個，共個，共m行，區(qū)號按行優(yōu)先編號，行，區(qū)號按行優(yōu)先編號，且選定第且選定第p個區(qū)為當(dāng)前活動區(qū)。在每一個繪個區(qū)為當(dāng)前活動區(qū)。在每一個繪圖區(qū)允許以不同的坐標(biāo)系單獨(dú)

18、繪制圖形。圖區(qū)允許以不同的坐標(biāo)系單獨(dú)繪制圖形。例例5-10 在圖形窗口中，以子圖形式同時繪制在圖形窗口中，以子圖形式同時繪制多根曲線。多根曲線。 5.2 其他二維圖形其他二維圖形5.2.1 其他坐標(biāo)系下的二維數(shù)據(jù)曲線圖其他坐標(biāo)系下的二維數(shù)據(jù)曲線圖1對數(shù)坐標(biāo)圖形對數(shù)坐標(biāo)圖形matlab提供了繪制對數(shù)和半對數(shù)坐標(biāo)曲線的函數(shù)，提供了繪制對數(shù)和半對數(shù)坐標(biāo)曲線的函數(shù)，調(diào)用格式為：調(diào)用格式為：semilogx(x1,y1,選項(xiàng)選項(xiàng)1,x2,y2,選項(xiàng)選項(xiàng)2,)semilogy(x1,y1,選項(xiàng)選項(xiàng)1,x2,y2,選項(xiàng)選項(xiàng)2,)loglog(x1,y1,選項(xiàng)選項(xiàng)1,x2,y2,選項(xiàng)選項(xiàng)2,)例例5-11 繪

19、制繪制y=10 x2的對數(shù)坐標(biāo)圖并與直角線性坐標(biāo)的對數(shù)坐標(biāo)圖并與直角線性坐標(biāo)圖進(jìn)行比較。圖進(jìn)行比較。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，選項(xiàng)為極坐標(biāo)矢徑，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，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,-*);5.2.2

20、二維統(tǒng)計分析圖二維統(tǒng)計分析圖在在matlab中，二維統(tǒng)計分析圖形很多，常見的有中，二維統(tǒng)計分析圖形很多，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))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

21、,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);axis(0,7,-2,2);matlab提供的統(tǒng)計分析繪圖函數(shù)還有很多，例如，提供的統(tǒng)計分析繪圖函數(shù)還有很多，例如，用來表示各元素占總和的百分比的餅圖、復(fù)數(shù)的用來表示各元素占總和的百分

22、比的餅圖、復(fù)數(shù)的相量圖等等。相量圖等等。例例5-14 繪制圖形：繪制圖形：(1) 某企業(yè)全年各季度的產(chǎn)值某企業(yè)全年各季度的產(chǎn)值(單位：萬元單位：萬元)分別為：分別為：2347,1827,2043,3025，試用餅圖作統(tǒng)計分析。，試用餅圖作統(tǒng)計分析。(2) 繪制復(fù)數(shù)的相量圖：繪制復(fù)數(shù)的相量圖：7+2.9i、2-3i和和-1.5-6i。程序如下：程序如下：subplot(1,2,1);pie(2347,1827,2043,3025);title(餅圖餅圖);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,

23、-1.5-6i);title(相量圖相量圖);5.3 隱函數(shù)繪圖隱函數(shù)繪圖matlab提供了一個提供了一個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) 對于函數(shù)對于函數(shù)f = f(x)，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) 對于隱函數(shù)對于隱函數(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

24、-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axb和和ay b繪制繪制f(x,y) = 0的圖形。的圖形。(3) 對于參數(shù)方程對于參數(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

25、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);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) 5.4 三維圖形三維圖形5.4.1 三維曲線三維曲線plot3函數(shù)與函數(shù)與plot函數(shù)用

26、法十分相似，其調(diào)用格式為：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)的組成一組曲線的坐標(biāo)參數(shù)，選項(xiàng)的定義和定義和plot函數(shù)相同。當(dāng)函數(shù)相同。當(dāng)x,y,z是同維向量時，則是同維向量時，則x,y,z 對應(yīng)元素構(gòu)成一條三維曲線。當(dāng)對應(yīng)元素構(gòu)成一條三維曲線。當(dāng)x,y,z是同維是同維矩陣時，則以矩陣時，則以x,y,z對應(yīng)列元素繪制三維曲線，曲對應(yīng)列元素繪制三維曲線，曲線條數(shù)等于矩陣列數(shù)。線條數(shù)等于矩陣列數(shù)。例例5-16 繪制三維曲線。繪制三維曲線。程序

27、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，利用中，利用meshgrid函數(shù)產(chǎn)生平面區(qū)域內(nèi)函數(shù)產(chǎn)生平面區(qū)域內(nèi)的網(wǎng)格坐標(biāo)矩陣。其格式為：的網(wǎng)格坐標(biāo)矩陣。其格式為：x=a:d1:b; y=c:d2:d;x,y=meshgrid(x,y);語句執(zhí)行后，矩陣語句執(zhí)行后，矩陣x的每一行都是向量的每一行

28、都是向量x，行數(shù)等于，行數(shù)等于向量向量y的元素的個數(shù)，矩陣的元素的個數(shù)，矩陣y的每一列都是向量的每一列都是向量y，列數(shù)等于向量列數(shù)等于向量x的元素的個數(shù)。的元素的個數(shù)。2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,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是網(wǎng)格點(diǎn)上的高度矩陣，是網(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+

29、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。例例5-18 在在xy平面內(nèi)選擇

30、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

31、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=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還有一個還有一個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);s

32、ubplot(2,1,2);x,y,z=peaks(30); surf(x,y,z);5.4.3 其他三維圖形其他三維圖形在介紹二維圖形時，曾提到條形圖、桿圖、餅圖和在介紹二維圖形時，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)st

33、em3(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)值畫出五個黃色三角形。用隨機(jī)的頂點(diǎn)坐標(biāo)值

34、畫出五個黃色三角形。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);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)的瀑布圖和等高線圖。繪制多峰函數(shù)的瀑布圖和等高線圖。程序如下：程序如下：subplot(1,2,1);x,y,z=peaks(30);waterfall(x,y,z)xlabel(x-axis)

35、,ylabel(y-axis),zlabel(z-axis);subplot(1,2,2);contour3(x,y,z,12,k); %其中其中12代表高度的等級代表高度的等級數(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

36、角仰角30。例例5-22 從不同視點(diǎn)觀察三維曲線。從不同視點(diǎn)觀察三維曲線。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個個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個元素分別表示紅、綠、藍(lán)個元素分別表示紅、綠、藍(lán)3種顏色的相對亮度，種顏色的相對亮度，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，每個圖形窗口只能有一個色圖。色中，每個圖形窗口只能有一個色圖。色圖是圖是m

37、3 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。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網(wǎng)格片函數(shù)用缺省的著色方式對網(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。色方式。shading faceted命令將每個網(wǎng)格片用其高度對應(yīng)的命令將每個網(wǎng)格片用其高

38、度對應(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命令將每個網(wǎng)格片用同一個顏色進(jìn)行著命令將每個網(wǎng)格片用同一個顏色進(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5-23 3種圖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=sp

39、here(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,position,選項(xiàng)選項(xiàng)3)例例5-24 光照處理后的球面。光照處理后的球面。程序如下：程序如下

40、：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處理例例5-25 繪制三維曲面圖，并進(jìn)行插值著色處理，裁繪制三維曲面圖，并進(jìn)行插值著色處理，裁掉圖中掉圖中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);shad