Matlab基礎(chǔ)及其應(yīng)用-第4章-圖形繪制課件

1、第4章圖形繪制【本章學(xué)習(xí)目標(biāo)】掌握繪制二維和三維圖形的方法。掌握圖形修飾處理方法。了解圖像處理的基本原理和方法。掌握交互式繪圖工具的使用方法。4.1 二維曲線的繪制1plot函數(shù)用于繪制平面上的線性坐標(biāo)曲線。plot(X, Y)其中，參數(shù)X和Y為向量或矩陣，分別用于存儲要繪制的數(shù)據(jù)點的橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)。4.1.1 繪制二維曲線4.1 二維曲線的繪制【例4.1】繪制曲線如果plot函數(shù)的輸入?yún)?shù)的數(shù)據(jù)點太少，繪制的圖形不能反映數(shù)據(jù)的變化特性。4.1.1 繪制二維曲線t=linspace(0,2*pi,200);x=sin(t)+sin(2*t);y=cos(t)-cos(2*t);plot(x,y

2、);4.1 二維曲線的繪制1plot函數(shù)plot函數(shù)的輸入?yún)?shù)變化形式。（1）當(dāng)x和y是同樣大小矩陣時，配對的x、y按對應(yīng)列的元素為橫、縱坐標(biāo)分別繪制曲線，曲線條數(shù)等于矩陣的列數(shù)。例如，在同一坐標(biāo)中繪制3條幅值不同的正弦曲線，命令為4.1.1 繪制二維曲線x=linspace(0,2*pi,100);y=sin(x);plot(x; x; x,y; y*2; y*3) 如果X或Y一個是行向量，一個是矩陣，則矩陣的列數(shù)應(yīng)與向量的元素個數(shù)相同，繪圖時按矩陣的行對數(shù)據(jù)分組繪制，曲線條數(shù)為矩陣的行數(shù)；如果X或Y一個是列向量，一個是矩陣，則矩陣的行數(shù)應(yīng)與向量的元素個數(shù)相同，繪圖時按矩陣的列對數(shù)據(jù)分組繪制

3、，曲線條數(shù)為矩陣的列數(shù)。4.1 二維曲線的繪制1plot函數(shù)plot函數(shù)的輸入?yún)?shù)變化形式：（2）當(dāng)plot函數(shù)只有一個輸入?yún)?shù)時，即plot(y)若y是實型向量，則以該向量元素的下標(biāo)為橫坐標(biāo)、元素值為縱坐標(biāo)繪制出一條連續(xù)曲線；若y是復(fù)數(shù)向量，則分別以向量元素實部和虛部為橫、縱坐標(biāo)繪制一條曲線。4.1.1 繪制二維曲線t=linspace(0,2*pi,100);x=cos(t)+1i*sin(t);y=x;2*x;3*x;plot(y)4.1 二維曲線的繪制1plot函數(shù)plot函數(shù)的輸入?yún)?shù)變化形式：（3）當(dāng)plot函數(shù)有多個輸入?yún)?shù)，且都為向量時，即plot(x1, y1, x2, y2

4、, , xn, yn)其中，x1和y1、x2和y2、xn和yn分別組成一組向量對，以每一組向量對為橫、縱坐標(biāo)繪制出一條曲線。4.1.1 繪制二維曲線t1=linspace(0,3*pi,90);x=cos(t1)+t1.*sin(t1);t2=linspace(0,2*pi,50);y=sin(t2)-t2.*cos(t2);plot(t1,x,t2,y);4.1 二維曲線的繪制2fplot函數(shù)根據(jù)參數(shù)函數(shù)的變化特性自適應(yīng)地設(shè)置采樣間隔。當(dāng)函數(shù)值變化緩慢時，設(shè)置的采樣間隔大；當(dāng)函數(shù)值變化劇烈時，設(shè)置的采樣間隔小。fplot函數(shù)的基本調(diào)用格式為：fplot(fun, lims)其中，fun代表定

5、義曲線y坐標(biāo)的函數(shù)，通常采用函數(shù)句柄的形式。lims為x軸的取值范圍，用二元行向量xmin,xmax描述，默認(rèn)為-5, 5。4.1.1 繪制二維曲線4.1 二維曲線的繪制【例4.2】用fplot函數(shù)繪制曲線 ，x0 4。從2016a版本開始，MATLAB提供了fplot函數(shù)的雙輸入?yún)?shù)的用法：fplot(funx, funy, lims)其中，funx、funy代表函數(shù)，通常采用函數(shù)句柄的形式。lims為參數(shù)函數(shù)funx和funy的自變量的取值范圍，用二元向量tmin，tmax描述。例如，例4.1也可以用以下命令實現(xiàn)：4.1.1 繪制二維曲線 fplot(x)sin(x.2)./x,0,4*p

6、i) fplot(t)sin(t)+sin(2*t), (t)cos(t)-cos(2*t), 0,2*pi)4.1 二維曲線的繪制4.1.1 繪制二維曲線 fimplicit(x,y)x.*x.*x+y.*y.*y-5*x.*y+1/5)4.1 二維曲線的繪制1曲線基本屬性為了加強對比效果，我們常常會在plot函數(shù)中加上選項，用于指定所繪曲線的線型、顏色和數(shù)據(jù)點標(biāo)記。4.1.2 設(shè)置曲線樣式4.1 二維曲線的繪制1曲線基本屬性要設(shè)置曲線樣式可以在plot函數(shù)、fplot函數(shù)中加繪圖選項，其調(diào)用格式為：plot(x,y,選項)plot(x1,y1,選項1,x2,y2,選項2,xn,yn,選項n

7、)fplot(funx,選項)fplot(funx,funy,選項)4.1.2 設(shè)置曲線樣式4.1 二維曲線的繪制4.1.2 設(shè)置曲線樣式x=linspace(-3,3,1000);y1=x.*x-3;y2=2*sin(x)+3*cos(x);k=find(abs(y1-y2) t=linspace(0,2*pi,121); plot(t,sin(2*t),Color,0 0 0,. %設(shè)置曲線為黑色 LineWidth,2,. %設(shè)置曲線線寬為2 Marker,o,. %設(shè)置曲線標(biāo)記為圓 MarkerIndices,1 31 61 91 121,. %在4個點顯示標(biāo)記 MarkerEdgeC

8、olor,r,. %設(shè)置曲線標(biāo)記外框為紅色 MarkerFaceColor,y,. %設(shè)置曲線標(biāo)記內(nèi)填充黃色 MarkerSize,8) %設(shè)置曲線標(biāo)記大小為84.1 二維曲線的繪制1圖形標(biāo)注圖形標(biāo)注函數(shù)的調(diào)用格式如下。title(坐標(biāo)軸標(biāo)題)xlabel(x軸說明)ylabel(y軸說明)text(x, y, 圖形說明)legend(圖例1, 圖例2, )title函數(shù)用于給坐標(biāo)軸添加標(biāo)題；xlabel、ylabel分別用于給x軸、y軸添加說明；text函數(shù)用于在指定位置（x，y）添加圖形說明；legend函數(shù)用于添加圖例，說明繪制曲線所用線型、顏色或數(shù)據(jù)點標(biāo)記。4.1.3 圖形標(biāo)注與坐標(biāo)控

9、制4.1 二維曲線的繪制1圖形標(biāo)注說明文字，除使用常規(guī)字符外，還可使用TeX標(biāo)識符輸出其他字符和標(biāo)識，如希臘字母、數(shù)學(xué)符號、公式等。在MATLAB支持的TeX字符串中，用bf、it、rm標(biāo)識符分別定義字形為加粗、傾斜和常規(guī)字體。表4.5中的各個字符既可以單獨使用，又可以和其他字符及命令聯(lián)合使用。為了將控制字符串、TeX標(biāo)識符與輸出字符分隔開來，可以用大括號界定控制字符串以及受控制字符串的起始和結(jié)束。例如：4.1.3 圖形標(biāo)注與坐標(biāo)控制 text(0.3,0.5,sin(omegat+beta) %標(biāo)注sin(t+)4.1 二維曲線的繪制上標(biāo)由 引導(dǎo)，下標(biāo)由 _ 引導(dǎo)【例4.4】在0 x2區(qū)間內(nèi)

10、，繪制曲線y1=e0.5x和y2=e0.5x cos(4x)，并添加圖形標(biāo)注。4.1.3 圖形標(biāo)注與坐標(biāo)控制x=0:pi/100:2*pi;y1=exp(-0.5*x);y2=exp(-0.5*x).*cos(4*pi*x);plot(x,y1,x,y2)title(x from 0 to 2pi); %添加坐標(biāo)軸標(biāo)題xlabel(Variable X);%添加X軸說明ylabel(Variable Y);%添加Y軸說明text(1.5,0.5,曲線y_1=e-0.5x);%在指定位置添加圖形說明text(3,-0.2,曲線y_2=cos(4pix)e-0.5x); legend(y_1,y_

11、2)%添加圖例4.1 二維曲線的繪制2坐標(biāo)控制調(diào)用axis函數(shù)來實現(xiàn)。axis(xmin,xmax,ymin,ymax,zmin,zmax)系統(tǒng)按照給出的三個坐標(biāo)軸的最小值和最大值設(shè)置坐標(biāo)軸范圍，通常，繪制二維圖形時只給出前4個參數(shù)。例如： axis(-pi, pi, -4, 4)axis函數(shù)其他用法如下。axis auto：使用默認(rèn)設(shè)置。axis equal：縱、橫坐標(biāo)軸采用等長刻度。axis square：產(chǎn)生正方形坐標(biāo)軸（默認(rèn)為矩形）。axis on：顯示坐標(biāo)軸。axis off：不顯示坐標(biāo)軸。4.1.3 圖形標(biāo)注與坐標(biāo)控制4.1 二維曲線的繪制2坐標(biāo)控制給坐標(biāo)軸加網(wǎng)格線用grid命令來

12、控制。grid on命令控制顯示網(wǎng)格線grid off命令控制不顯示網(wǎng)格線不帶參數(shù)的grid命令用于在兩種狀態(tài)之間進行切換。給坐標(biāo)軸加邊框用box命令。box命令的使用方法與grid命令相同。如果程序中沒有出現(xiàn)box命令，默認(rèn)是有邊框線的。4.1.3 圖形標(biāo)注與坐標(biāo)控制4.1 二維曲線的繪制【例4.5】繪制曲線 及其包絡(luò)線，x0 。4.1.3 圖形標(biāo)注與坐標(biāo)控制t=0:pi/100:pi;y1=sin(t).*1;-1;%包絡(luò)線函數(shù)值y2=sin(t).*sin(9*t);plot(t,y1;y2)grid on;%加網(wǎng)格線box on;%加坐標(biāo)邊框axis equal%坐標(biāo)軸采用等刻度4.1

13、 二維曲線的繪制1圖形窗口的分割subplot函數(shù)，用來實現(xiàn)對當(dāng)前圖形窗口的分割。subplot函數(shù)的調(diào)用格式為：subplot(m, n, p)其中，參數(shù)m和n表示將圖形窗口分成m行n列個繪圖區(qū)，區(qū)號按行優(yōu)先編號。第3個參數(shù)指定第p個區(qū)為當(dāng)前活動區(qū)，若p是向量，則表示將向量中的幾個區(qū)合成1個繪圖區(qū)。4.1.4 多圖形顯示4.1 二維曲線的繪制【例4.6】在圖形窗口中，以子圖形式同時繪制多根曲線。4.1.3 圖形標(biāo)注與坐標(biāo)控制x=-3:0.1:3;subplot(2,2,2); % 將圖形窗口劃分成224個子圖，選定2區(qū)為當(dāng)前活動區(qū)。y2 = sin(2.*x.2); plot(x,y2);x

14、label(b); axis(-3 3 -1.2 1.2)subplot(2,2,4);y3 = cos(x.3); plot(x,y3);xlabel(c); axis(-3 3 -1.2 1.2); grid on;subplot(2,2,1 3); %選定1和3號區(qū)為當(dāng)前活動區(qū)fplot(x)(x-cos(x.3)-sin(2*x.2),-3 3); xlabel(a);4.1 二維曲線的繪制2圖形疊加在已存在的圖形上再疊加新的圖形，可使用圖形保持命令hold。hold on命令控制保持原有圖形，hold off命令控制刷新圖形窗口，不帶參數(shù)的hold命令控制在兩種狀態(tài)之間進行切換。例如

15、：4.1.4 多圖形顯示t=linspace(0,2*pi,200);x=sin(t)+sin(2*t);y=cos(t)-cos(2*t);plot(x,y); %繪制三個葉片axis equalhold on %保持原有圖形fplot(x)sin(x),(x)cos(x),-pi,pi) %繪制圓4.1 二維曲線的繪制3具有兩個縱坐標(biāo)標(biāo)度的圖形在同一個坐標(biāo)軸繪制具有不同縱坐標(biāo)標(biāo)度的兩個圖形，可以使用yyaxis函數(shù)4.1.4 多圖形顯示yyaxis leftyyaxis rightyyaxis(ax, left)yyaxis(ax, right)4.1 二維曲線的繪制【例4.7】用不同標(biāo)度

16、在同一坐標(biāo)軸內(nèi)繪制曲線y1=0.2e0.5xcos(2x)和y2=1.5e0.5xcos(x)。4.1.4 多圖形顯示x=0:pi/50:2*pi;y1=0.2*exp(-0.5*x).*cos(2*x);yyaxis rightplot(x,y1)text(2,0.2*exp(-0.5*2)*cos(2*2),曲線y_1);y2=1.5*exp(-0.5*x).*cos(pi*x);yyaxis leftplot(x,y2)text(2,1.5*exp(-0.5*2)*cos(pi*2),曲線y_2);4.1 二維曲線的繪制1對數(shù)坐標(biāo)圖形semilogx(x1, y1, 選項1, x2, y

17、2, 選項2, )semilogy(x1, y1, 選項1, x2, y2, 選項2, )loglog(x1, y1, 選項1, x2, y2, 選項2, )semilogx函數(shù)使用半對數(shù)坐標(biāo)，x軸為常用對數(shù)刻度，y軸為線性刻度。semilogy函數(shù)也使用半對數(shù)坐標(biāo)，x軸為線性刻度，y軸為常用對數(shù)刻度。loglog函數(shù)使用全對數(shù)坐標(biāo)，x軸和y軸均采用常用對數(shù)刻度。4.1.5 其他坐標(biāo)系下的曲線4.1 二維曲線的繪制【例4.8】繪制y=ex的對數(shù)坐標(biāo)圖并與直角線性坐標(biāo)圖進行比較。4.1.5 其他坐標(biāo)系下的曲線x=0:0.1:10;y=exp(-x);subplot(2,2,1);plot(x,y

18、);title(plot(x,y);grid on;subplot(2,2,2);semilogx(x,y);title(semilogx(x,y);grid on;subplot(2,2,3);semilogy(x,y);title(semilogy(x,y);grid on;subplot(2,2,4);loglog(x,y);title(loglog(x,y);grid on;4.1 二維曲線的繪制2極坐標(biāo)圖MATLAB中用polarplot函數(shù)來繪制極坐標(biāo)圖，其調(diào)用格式為：polarplot(theta, rho, 選項)其中，theta為極坐標(biāo)極角，rho為極坐標(biāo)極徑4.1.5 其他

19、坐標(biāo)系下的曲線4.1 二維曲線的繪制4.1.5 其他坐標(biāo)系下的曲線t = 0:pi/100:2*pi;r = 1-sin(t);subplot(1,2,1)polarplot(t,r)subplot(1,2,2)r1 = 1-sin(t-pi/2) ; %旋轉(zhuǎn)角度為負數(shù)，圖形逆時針方向旋轉(zhuǎn)polarplot(t,r1)4.1 二維曲線的繪制3等高線圖contour(X, Y, Z,n ,v)contourf(X, Y, Z,n ,v)其中， X和Y分別表示平面上的橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)，Z表示高程。當(dāng)X和Y是矩陣時，大小應(yīng)和Z相同；參數(shù)n指定用n條水平線來繪制等高線；v是單調(diào)遞增向量，其中的每一個元素

20、對應(yīng)一條水平線的值，等高線的個數(shù)為v中元素的個數(shù)。contour函數(shù)用于繪制常規(guī)等高線圖contourf函數(shù)用于繪制填充方式的等高線圖。4.1.5 其他坐標(biāo)系下的曲線4.1 二維曲線的繪制3等高線圖調(diào)用colorbar函數(shù)在指定位置顯示顏色條。colorbar(位置)位置可取值包括：north（坐標(biāo)軸的上部）、south（坐標(biāo)軸的下部）、east（坐標(biāo)軸的右部）、west（坐標(biāo)軸的左部）、northoutside（坐標(biāo)軸上）、southoutside（坐標(biāo)軸下）、eastoutside（坐標(biāo)軸右）、westoutside（坐標(biāo)軸左）、manual。例如： contour(peaks(40),2

21、0) colorbar4.1.5 其他坐標(biāo)系下的曲線4.2 其他二維圖形的繪制1條形圖函數(shù)用于顯示不同時間點的數(shù)據(jù)大小或比較各組數(shù)據(jù)的大小。bar函數(shù)的基本調(diào)用格式為：bar(x, width, style)參數(shù)x存儲繪圖數(shù)據(jù)。選項width設(shè)置條形的相對寬度和控制在一組內(nèi)條形的間距，默認(rèn)寬度為0.8；選項style用于指定分組排列模式，類型有g(shù)rouped（簇狀分組）、stacked（堆積）、histc（橫向直方圖）、hist（縱向直方圖），默認(rèn)采用簇狀分組排列模式。4.2.1 條形類圖形4.2 其他二維圖形的繪制【例4.10】表4.7所示為某公司3類產(chǎn)品各季度的銷售額（單位：萬元），分別按

22、季度繪制簇狀柱形圖和堆積條形圖。4.2.1 條形類圖形x=51,82,34,47;67,78,68,90;78,85,65,50;subplot(2,1,1);bar(x);title(Group);subplot(2,1,2);barh(x,stacked);title(Stack);4.2 其他二維圖形的繪制2直方圖函數(shù)MATLAB提供了繪制直方圖的histogram函數(shù)和繪制帕累托圖的pareto函數(shù)。histogram函數(shù)的基本調(diào)用格式為：histogram (x, nbins) 參數(shù)x存儲繪圖數(shù)據(jù)。選項nbins用于設(shè)置統(tǒng)計區(qū)間的劃分方式。若nbins是一個正整數(shù)，則統(tǒng)計區(qū)間均分成n

23、bins個小區(qū)間；若nbins是向量，則向量中的每一個元素指定各區(qū)間的最小值，默認(rèn)按x中的值自動確定劃分的區(qū)間數(shù)。4.2.1 條形類圖形4.2 其他二維圖形的繪制3玫瑰花圖又稱為角度直方圖。MATLAB提供rose函數(shù)繪制玫瑰花圖，rose函數(shù)的用法如下：rose(theta, nbins)參數(shù)theta是一個向量，用于確定每一區(qū)間與原點的角度。繪圖時將圓劃分為若干個角度相同的扇形區(qū)域，每一扇形區(qū)域三角形的高度反映了落入該區(qū)間的theta元素的個數(shù)。若nbins是標(biāo)量，則在 0，2 區(qū)間內(nèi)均勻劃分為nbins個扇形區(qū)域；若nbins為向量，指定分組中心值，nbins元素的個數(shù)為數(shù)據(jù)分組數(shù)，默認(rèn)

24、為20。4.2.1 條形類圖形4.2 其他二維圖形的繪制1扇形統(tǒng)計圖pie函數(shù)的基本調(diào)用格式為：pie(x, explode)參數(shù)x存儲繪圖數(shù)據(jù)。explode是與x同等大小的向量或矩陣，與explode的非零值對應(yīng)的部分將從餅圖中心分離出來。explode缺省時，餅圖是一個整體。例如，用餅圖分析例4.10中產(chǎn)品A該年度各季度的產(chǎn)品銷售情況：4.2.2 面積類圖形x=51,82,34,47;67,78,68,90;78,85,65,50;pie(x(:,1),0 0 0 1) %對應(yīng)第四季度的部分從餅圖中心分離title(產(chǎn)品A銷售情況);legend(一季度,二季度,三季度,四季度);4.2

25、 其他二維圖形的繪制2面積圖area函數(shù)的基本調(diào)用格式為：area(Y, basevalue)若Y是向量，以Y為縱坐標(biāo)繪制一條曲線；若Y是矩陣，則矩陣Y 的每一列元素對應(yīng)一條曲線，堆疊繪制多條曲線。選項basevalue指定區(qū)域的基值，默認(rèn)為0。例如，將例4.10的產(chǎn)品銷售情況用面積圖描述，使用以下命令：4.2.2 面積類圖形 x=51,82,34,47;67,78,68,90;78,85,65,50; area(x);4.2 其他二維圖形的繪制3實心圖fill函數(shù)用于繪制實心圖，其調(diào)用格式為：fill(x1,y1,選項1,x2,y2,選項2,)按向量元素下標(biāo)漸增次序依次用直線段連接x、y對應(yīng)

26、元素定義的數(shù)據(jù)點。若連接所得折線不封閉，MATLAB將自動把該折線的首尾連接起來?！纠?.11】繪制一個藍色的六邊形。4.2.2 面積類圖形dt=2*pi/6; st=0:dt:2*pi;x=sin(t);y=cos(t);fill(x,y,b);axis(-1.5 1.5 -1.5 1.5)4.2 其他二維圖形的繪制3實心圖scatter函數(shù)常用于呈現(xiàn)二維空間中數(shù)據(jù)點的分布情況，其基本調(diào)用格式為：scatter(x, y, s, c, fill)參數(shù)x和y存儲繪圖數(shù)據(jù)；選項s指定各個數(shù)據(jù)點的大??；選項c指定繪圖所使用的色彩。如果數(shù)據(jù)點標(biāo)記符號是封閉圖形，如圓圈或方塊，可以用選項filled指

27、定填充數(shù)據(jù)點標(biāo)記，默認(rèn)數(shù)據(jù)點是空心的。4.2.3 散點類圖形4.2 其他二維圖形的繪制【例4.12】表4.9所示為某冷飲點熱飲銷售與氣溫關(guān)系的記錄，繪制散點圖觀察熱飲銷售隨氣溫變化的趨勢。4.2.3 散點類圖形t=-5,0,4,7,12,15,19,23,27,31,36;y=156,150,132,128,130,116,104,89,93,76,54;scatter(t,y,50)4.2 其他二維圖形的繪制compass函數(shù)用從原點發(fā)射出的箭頭表示矢量，繪制的圖形又稱為羅盤圖；feather函數(shù)用從x軸發(fā)射出的箭頭表示矢量，繪制的圖形又稱為羽毛圖；quiver、quiver3函數(shù)用從空間指

28、定位置發(fā)射出的箭頭表示位置矢量，繪制的圖形又稱為箭頭圖或速度圖。函數(shù)的基本調(diào)用格式為：compass(z) 或 compass(u,v)feather(z) 或 feather(u,v)quiver(x, y, u, v)quiver3(x,y,z,u,v,w)z為復(fù)型量。繪制圖形時，quiver函數(shù)以(x, y)為起點，quiver3函數(shù)以(x, y, z)為起點， u、v、w為x、y、z方向的速度分量。4.2.4 矢量場圖形4.2 其他二維圖形的繪制4.2.4 矢量場圖形z=1+1i,0.5i,-1-0.5i,0.5-0.5i;subplot(2,2,1)compass(z)subplot

29、(2,2,2)feather(z)subplot(2,2,3)quiver(0,0,0,0,0,0,0,0,real(z),imag(z)subplot(2,2,4)quiver(1,2,3,4,0,0,0,0,real(z),imag(z)4.3 三維圖形的繪制1plot3函數(shù)基本調(diào)用格式為：plot3(x, y, z, 選項) 參數(shù)x、y、z組成一組曲線的空間坐標(biāo)。通常，x、y和z為長度相同的向量， x、y、z對應(yīng)元素構(gòu)成一條曲線上各數(shù)據(jù)點的空間坐標(biāo)；當(dāng)x、y、z是同樣大小的矩陣時，則以x、y、z對應(yīng)列元素作為數(shù)據(jù)點坐標(biāo)，曲線條數(shù)等于矩陣列數(shù)。當(dāng)x、y、z中有向量，也有矩陣時，行向量的長度

30、與矩陣的列數(shù)相同，列向量的長度與矩陣的行數(shù)相同。4.3.1 三維曲線4.3 三維圖形的繪制【例4.13】繪制三維曲線。4.3.1 三維曲線t=0:pi/20:10*pi;x=sin(t)+t.*cos(t);y=cos(t)-t.*sin(t);z=t;plot3(x,y,z);title(螺旋線);xlabel(X);ylabel(Y);zlabel(Z);grid on;4.3 三維圖形的繪制2fplot3函數(shù)根據(jù)參數(shù)函數(shù)的變化特性自適應(yīng)地設(shè)置采樣間隔。當(dāng)函數(shù)值變化緩慢時，設(shè)置的采樣間隔大；當(dāng)函數(shù)值變化劇烈時，設(shè)置的采樣間隔小。fplot3函數(shù)的基本調(diào)用格式為：fplot3(funx, f

31、uny, funz, lims, 選項)參數(shù)funx、funy、funz代表定義曲線x、y、z坐標(biāo)的函數(shù)，通常采用函數(shù)句柄的形式。lims為參數(shù)函數(shù)自變量的取值范圍，用二元向量tmin, tmax描述，默認(rèn)為-5，5。4.3.1 三維曲線4.3 三維圖形的繪制【例4.14】繪制三維曲線。4.3.1 三維曲線fx=(t)sin(t)+t.*cos(t);fy=(t)cos(t)-t.*sin(t);fz=(t)t;fplot3(fx,fy,fz,0,10*pi);4.3 三維圖形的繪制1產(chǎn)生網(wǎng)格坐標(biāo)矩陣將x方向區(qū)間a，b分成m份，將y方向區(qū)間c，d分成n份，由各劃分點分別作平行于兩坐標(biāo)軸的直線，

32、將區(qū)域a，bc，d分成mn個小網(wǎng)格，生成代表每一個小網(wǎng)格頂點坐標(biāo)的網(wǎng)格坐標(biāo)矩陣。4.3.2 三維曲面4.3 三維圖形的繪制1產(chǎn)生網(wǎng)格坐標(biāo)矩陣在MATLAB中，產(chǎn)生平面區(qū)域內(nèi)的網(wǎng)格坐標(biāo)矩陣有兩種方法。（1）利用矩陣運算生成。（2）調(diào)用meshgrid函數(shù)生成二維網(wǎng)格坐標(biāo)矩陣：X,Y = meshgrid(x,y)4.3.2 三維曲面 a = 2:6; b = (3:8); X = a; a; a; a; a; a; Y = b, b, b, b, b; a = 2:6; b = (3:8); X,Y=meshgrid(a,b);4.3 三維圖形的繪制2mesh函數(shù)和surf函數(shù)mesh函數(shù)用于繪

33、制三維網(wǎng)格圖，surf函數(shù)用于繪制三維曲面圖。surf函數(shù)和mesh函數(shù)的調(diào)用格式為mesh(x, y, z, c)surf(x, y, z, c)x、y定義網(wǎng)格頂點的xy平面坐標(biāo)，z定義網(wǎng)格頂點的高度。選項c用于指定在不同高度下的補面顏色。4.3.2 三維曲面4.3 三維圖形的繪制【例4.15】繪制三維曲面圖z=sinx2+cosy2，x0，y0，/2。4.3.2 三維曲面x,y=meshgrid(0:pi/50:pi, 0:pi/50:pi/2);z=sin(x.2)+cos(y.2);subplot(1,2,1)mesh(x,y,z);subplot(1,2,2)surf(x,y,z);

34、 4.3 三維圖形的繪制【例4.16】在xy平面內(nèi)選擇區(qū)域2，2 2，2，繪制函數(shù) 的4種三維曲面圖。4.3.2 三維曲面vx=linspace(-2, 2, 25); x,y=meshgrid(vx); z= -exp(-x.2-y.2); subplot(2,2,1);meshz(x,y,z)title(meshz(x,y,z)subplot(2,2,2);meshc(x,y,z);title(meshc(x,y,z)subplot(2,2,3);surfl(x,y,z);title(surfl(x,y,z)subplot(2,2,4);surfc(x,y,z);title(surfc(x

35、,y,z)4.3 三維圖形的繪制3fmesh函數(shù)和fsurf函數(shù)根據(jù)參數(shù)函數(shù)的變化特性自適應(yīng)地設(shè)置網(wǎng)格頂點間距。fmesh(funx, funy, funz, lims, 選項)fsurf(funx, funy, funz, lims, 選項)fsurf(funx, funy, funz, lims, 選項)參數(shù)funx、funy、funz代表定義曲面網(wǎng)格頂點x、y、z坐標(biāo)的函數(shù)，通常采用函數(shù)句柄的形式。參數(shù)函數(shù)funx、funy、funz有兩個自變量，lims為自變量的取值范圍，用4元向量umin, umax, vmin, vmax描述，umin、vmin為自變量的下限，umax、vmax為

36、自變量的上限，默認(rèn)為-5, 5, -5, 5。4.3.2 三維曲面4.3 三維圖形的繪制【例4.15】用fmesh函數(shù)和fsurf函數(shù)繪制三維曲面圖z=sinx2+cosy2，x0，y0，/2。4.3.2 三維曲面subplot(1,2,1)fmesh(x,y)sin(x.2)+cos(y.2),0,pi,0,pi/2);subplot(1,2,2)fsurf(x,y)sin(x.2)+cos(y.2),0,pi,0,pi/2);4.3 三維圖形的繪制4標(biāo)準(zhǔn)三維曲面（1）sphere函數(shù)用于繪制三維球面，其調(diào)用格式為x,y,z=sphere(n)該函數(shù)將產(chǎn)生3個(n + 1)階的方陣x、y、z

37、，采用這3個矩陣可以繪制出圓心位于原點、半徑為1的單位球體。若在調(diào)用該函數(shù)時不帶輸出參數(shù)，則直接繪制球面。選項n決定了球面的圓滑程度，n越大，繪制出的球體表面越光滑，默認(rèn)值為20。4.3.2 三維曲面4.3 三維圖形的繪制4標(biāo)準(zhǔn)三維曲面（2）cylinder函數(shù)用于繪制柱面，其調(diào)用格式為x,y,z = cylinder(R,n)其中，選項R是一個向量，存放柱面各個等間隔高度上的半徑，默認(rèn)為1，即圓柱的底面半徑為1；選項n表示在圓柱圓周上有n個間隔點，默認(rèn)有20個間隔點。4.3.2 三維曲面4.3 三維圖形的繪制4標(biāo)準(zhǔn)三維曲面（2）cylinder函數(shù)4.3.2 三維曲面subplot(1,3,

38、1)cylinder(3) %繪制一個底面半徑為3的圓柱面subplot(1,3,2)cylinder(0:0.1:1.5) %參數(shù)是線性漸變的向量，繪制一個圓錐面x=0:pi/20:2*pi;R=2+sin(x);subplot(1,3,3)cylinder(R,30) %R是向量4.3 三維圖形的繪制4標(biāo)準(zhǔn)三維曲面（3）peaks函數(shù)。peaks函數(shù)也稱為多峰函數(shù)，常用于生成平面網(wǎng)格頂點的高度矩陣?；菊{(diào)用格式為：Z = peaks(n)Z = peaks(V)Z = peaks(X,Y)第1種格式中的參數(shù)n指定將3，3 區(qū)間劃分成n-1等分，生成一個n階方陣，默認(rèn)為49階方陣。第2種格式

39、的參數(shù)V是一個向量，生成1個方陣。第3種格式中的參數(shù)X、Y是大小相同的矩陣，定義平面網(wǎng)格頂點坐標(biāo)。若在調(diào)用peaks函數(shù)時不帶輸出參數(shù)，則直接繪制出多峰函數(shù)曲面。4.3.2 三維曲面4.3 三維圖形的繪制4.3.2 三維曲面 fimplicit3(x,y,z)x.2+y.2-z.2/4-1,-3,3)4.4 圖形修飾處理MATLAB的視點位置用方位角和仰角表示。方位角又稱旋轉(zhuǎn)角，是視點與原點連線在xy平面上的投影與y軸負方向形成的角度，正值表示逆時針，負值表示順時針。仰角又稱視角，是視點與原點連線與xy平面的夾角，正值表示視點在xy平面上方，負值表示視點在xy平面下方。4.4.1 視點處理4.

40、4 圖形修飾處理MATLAB提供了設(shè)置視點的函數(shù)view，其調(diào)用格式為view(az, el)view(x, y, z)view(2)view(3)第1種格式中，az為方位角，el為仰角，以度為單位。第2種格式中，x、y、z為視點在笛卡爾坐標(biāo)系中的位置。第3種格式設(shè)置從二維平面觀察圖形，即az=0，el=90。第4種格式設(shè)置從三維空間觀察圖形，視點使用默認(rèn)方位角和仰角（az=-37.5，el=30）。4.4.1 視點處理4.4 圖形修飾處理4.4.1 視點處理x,y=meshgrid(0:0.1:2,1:0.1:3);z=2*(x-1).2+(y-2).2;subplot(2,2,1) mes

41、h(x,y,z)title(方位角=-37.5circ,仰角=30circ)subplot(2,2,2)mesh(x,y,z)view(2);title(方位角=0circ,仰角=90circ)subplot(2,2,3)mesh(x,y,z)view(90,0); title(方位角=90circ,仰角=0circ)subplot(2,2,4)mesh(x,y,z)view(-45,-60); title(方位角=-45circ,仰角=-60circ)4.4 圖形修飾處理1色圖色圖（Colormap）是MATLAB填充表面所使用的顏色參照表。色圖是一個m3 的數(shù)值矩陣，其每一行是一個RGB三

42、元組。MATLAB中使用函數(shù)colormap設(shè)置和獲取當(dāng)前圖形所使用的色圖，函數(shù)的調(diào)用格式為colormap cmapnamecolormap(cmap)cmap = colormap參數(shù)cmapname是內(nèi)建的色圖函數(shù)，cmap是色圖矩陣。第1、2種格式用于設(shè)置色圖，第3種格式用于獲取當(dāng)前色圖。4.4.2 色彩處理4.4 圖形修飾處理1色圖例如，使用以下命令，創(chuàng)建一個灰色系列色圖矩陣。 c = 0,0.2,0.4,0.6,0.8,1; cmap = c,c,c;也可以調(diào)用MATLAB提供的色圖函數(shù)來定義色圖矩陣。 M=gray; %生成643的灰度色圖矩陣 P=gray(6); %生成63的

43、灰度色圖矩陣 Q=gray(2); %生成23的灰度色圖矩陣，只有黑、白兩種顏色4.4.2 色彩處理4.4 圖形修飾處理2三維圖形表面的著色用色圖矩陣中定義的各種顏色在每一個網(wǎng)格片上涂抹顏色。以surf函數(shù)為例，說明與著色有關(guān)的屬性的設(shè)置方法。方法如下：surf(X, Y, Z, 選項,值)選項包括FaceColor和EdgeColor，分別用于設(shè)置網(wǎng)格片和網(wǎng)格邊框線的著色方式，可取值有： flat：每個網(wǎng)格片內(nèi)用系統(tǒng)默認(rèn)色圖中的單一顏色填充，這是系統(tǒng)的默認(rèn)方式。interp：每個網(wǎng)格片內(nèi)填充漸變色，漸變采用插值法計算。none：每個網(wǎng)格片內(nèi)不填充顏色。texturemap：每個網(wǎng)格片內(nèi)用紋理

44、填充。RGB三元組或顏色字符：每個網(wǎng)格片內(nèi)用指定的顏色填充。4.4.2 色彩處理4.4 圖形修飾處理【例4.19】使用統(tǒng)一色圖，以不同著色方式繪制圓錐體。4.4.2 色彩處理x,y,z= cylinder(pi:-pi/5:0,10);colormap(lines);subplot(1,3,1);surf(x,y,z)subplot(1,3,2);surf(x,y,z,Facecolor,interp)subplot(1,3,3);surf(x,y,z,Facecolor,none);4.4 圖形修飾處理3圖形表面的色差用shading命令來改變色差，從而影響圖形表面著色效果。shading命

45、令的調(diào)用格式為shading 選項選項有如下3種取值。faceted：將每個網(wǎng)格片用色圖中與其高度對應(yīng)的顏色進行著色，網(wǎng)格線是黑色。這是系統(tǒng)的默認(rèn)著色方式。interp：在網(wǎng)格片內(nèi)和網(wǎng)格間的色差采用插值處理，無網(wǎng)格線。flat：將每個網(wǎng)格片用同一個顏色進行著色，網(wǎng)格線的顏色與網(wǎng)格片的顏色相同。4.4.2 色彩處理4.4 圖形修飾處理【例4.20】不同色差對圖形顯示效果的影響。4.4.2 色彩處理x,y,z= cylinder(pi:-pi/5:0,10);colormap(gray);subplot(1,3,1);surf(x,y,z); subplot(1,3,2);surf(x,y,z); shading interp; subplot(1,3,3);surf(x,y,z); shading flat; 4.4 圖形修飾處理將圖形中需要裁剪部分對應(yīng)的函數(shù)值設(shè)置成NaN，這樣在繪制圖形時，函數(shù)值為NaN的部分將不顯示出來，從而達到對圖形進行裁剪的目的。4.4.3 圖形的裁剪處理4.4 圖形修飾處理【例4.21】繪制三維曲面