Matlab高級繪圖方法

3.2其他二維圖形3.2.1極坐標圖polar函數(shù)用來繪制極坐標圖，其調(diào)用格式為：polar(theta,rho,選項)，其中theta為極坐標極角，rho為極坐標矢徑，選項的內(nèi)容與plot函數(shù)相似。結束首頁返回例3.2.1

繪制r=sin(t)cos(t)的極坐標圖，并標記數(shù)據(jù)點。程序如下：t=0:pi/50:2*pi;r=sin(t).*cos(t);polar(t,r,'-*');運行結果如右圖所示3.2.2二維統(tǒng)計分析圖在MATLAB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，所采用的函數(shù)分別是：bar(x,y,選項)stairs(x,y,選項)stem(x,y,選項)fill(x1,y1,選項1,x2,y2,選項2,…)例3.2.2分別以條形圖、階梯圖、桿圖和填充圖形式繪制曲線y=2sin(x)。程序如下：結束首頁返回程序如下：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'')');axis([0,7,-2,2]);結束首頁返回點擊查看運行結果結束首頁返回結束首頁返回MATLAB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、復數(shù)的相量圖等等。例3.2.3繪制圖形：(1)某企業(yè)全年各季度的產(chǎn)值(單位：萬元)分別為：2347,1827,2043,3025，試用餅圖作統(tǒng)計分析。(2)繪制復數(shù)的相量圖：7+2.9i、2-3i和-1.5-6i。程序如下：subplot(1,2,1);pie([2347,1827,2043,3025]);title('餅圖');legend('一季度','二季度','三季度','四季度');subplot(1,2,2);compass([7+2.9i,2-3i,-1.5-6i]);title('相量圖');結束首頁返回幅值結束首頁返回3.2.3隱函數(shù)繪圖MATLAB提供了一個ezplot函數(shù)繪制隱函數(shù)圖形，下面介紹其用法。(1)對于函數(shù)f=f(x)，ezplot函數(shù)的調(diào)用格式為：

ezplot(f)：在默認區(qū)間-2π<x<2π繪制f=f(x)的圖形。

ezplot(f,[a,b])：在區(qū)間a<x<b繪制f=f(x)的圖形。(2)對于隱函數(shù)f=f(x,y)，ezplot函數(shù)的調(diào)用格式為：

ezplot(f)：在默認區(qū)間-2π<x<2π和-2π<y<2π繪制f(x,y)=0的圖形。

ezplot(f,[xmin,xmax,ymin,ymax])：在區(qū)間xmin<x<xmax和ymin<y<ymax繪制f(x,y)=0的圖形。

ezplot(f,[a,b])：在區(qū)間a<x<b和a<y<b繪制f(x,y)=0的圖形。(3)對于參數(shù)方程x=x(t)和y=y(t)，ezplot函數(shù)的調(diào)用格式為：

ezplot(x,y)：在默認區(qū)間0<t<2π繪制x=x(t)和y=y(t)的圖形。

ezplot(x,y,[tmin,tmax])：在區(qū)間tmin<t<tmax繪制x=x(t)和y=y(t)的圖形。結束首頁返回例3.2.4隱函數(shù)繪圖應用舉例。程序如下：subplot(2,2,1);ezplot('x^2+y^2-9');axisequalsubplot(2,2,2);ezplot('x^3+y^3-5*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])點擊查看運行結果結束首頁返回結束首頁返回3.3三維圖形3.3.1三維曲線plot3函數(shù)與plot函數(shù)用法十分相似，其調(diào)用格式為：plot3(x1,y1,z1,選項1,x2,y2,z2,選項2,…,xn,yn,zn,選項n)其中每一組x,y,z組成一組曲線的坐標參數(shù)，選項的定義和plot函數(shù)相同。當x,y,z是同維向量時，則x,y,z

對應元素構成一條三維曲線。當x,y,z是同維矩陣時，則以x,y,z對應列元素繪制三維曲線，曲線條數(shù)等于矩陣列數(shù)。例3.3.1繪制三維曲線。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('Linein3-DSpace');xlabel('X');ylabel('Y');zlabel('Z');gridon;點擊查看運行結果結束首頁返回結束首頁返回3.3.2三維曲面

產(chǎn)生三維數(shù)據(jù)在MATLAB中，利用meshgrid函數(shù)產(chǎn)生平面區(qū)域內(nèi)的網(wǎng)格坐標矩陣。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X的每一行都是向量x，行數(shù)等于向量y的元素的個數(shù)，矩陣Y的每一列都是向量y，列數(shù)等于向量x的元素的個數(shù)。繪制三維曲面的函數(shù)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)一般情況下，x,y,z是維數(shù)相同的矩陣。x,y是網(wǎng)格坐標矩陣，z是網(wǎng)格點上的高度矩陣，c用于指定在不同高度下的顏色范圍。結束首頁返回例3.3.2繪制三維曲面圖z=sin(x+sin(y))-x/10。程序如下：[x,y]=meshgrid(0:0.25:4*pi);z=sin(x+sin(y))-x/10;mesh(x,y,z);axis([04*pi04*pi-2.51]);此外，還有帶等高線的三維網(wǎng)格曲面函數(shù)meshc和帶底座的三維網(wǎng)格曲面函數(shù)meshz。其用法與mesh類似，不同的是meshc還在xy平面上繪制曲面在z軸方向的等高線，meshz還在xy平面上繪制曲面的底座。點擊查看運行結果結束首頁返回結束首頁返回例3.3.3在xy平面內(nèi)選擇區(qū)域[-8,8]×[-8,8]，繪制4種三維曲面圖。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)')點擊查看運行結果結束首頁返回結束首頁返回3.3.3標準三維曲面sphere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：[x,y,z]=cylinder(R,n)例3.3.4繪制標準三維曲面圖形。t=0:pi/20:2*pi;[x,y,z]=cylinder(2+sin(t),30);subplot(1,2,1);surf(x,y,z);subplot(1,2,2);[x,y,z]=sphere;surf(x,y,z);結束首頁返回結束首頁返回還有一個peaks函數(shù)，稱為多峰函數(shù)，常用于三維曲面的演示。例3.3.4[x,y,z]=peaks(30);surf(x,y,z);結束首頁返回3.3.4繪制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bar3、stem3、pie3和fill3。bar3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，常用格式為：stem3(z)stem3(x,y,z)pie3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)fill，可在三維空間內(nèi)繪制出填充過的多邊形，常用格式為：fill3(x,y,z,c)結束首頁返回例3.3.5

繪制三維圖形：(1)繪制魔方陣的三維條形圖。(2)以三維桿圖形式繪制曲線y=2sin(x)。(3)已知x=[2347,1827,2043,3025]，繪制餅圖。(4)用隨機的頂點坐標值畫出五個黃色三角形。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([2347,827,2043,3025]);subplot(2,2,4);fill3(rand(3,5),rand(3,5),rand(3,5),'y');結束首頁返回結束首頁返回例3.3.6繪制多峰函數(shù)的瀑布圖和等高線圖。程序如下：subplot(1,2,1);[X,Y,Z]=peaks(30);

waterfall(X,Y,Z)

xlabel('X-axis');

ylabel('Y-axis');

zlabel('Z-axis');subplot(1,2,2);contour3(X,Y,Z,12,'k');%其中12代表高度的等級數(shù)

xlabel('X-axis');

ylabel('Y-axis');

zlabel('Z-axis');結束首頁返回結束首頁返回3.4圖形修飾處理3.4.1視點處理MATLAB提供了設置視點的函數(shù)view，其調(diào)用格式為：view(az,el)其中az為azimuth（方位角），el為elevation（仰角），它們均以度為單位。view(2)為二維視點默認值，az=0,el=90。view(3)為三維視點默認值，az=-37.5,el=30。例3.4.1subplot(2,3,1);[x,y,z]=peaks(30);surf(x,y,z);view(37.5,10);subplot(2,3,2);[x,y,z]=peaks(30);surf(x,y,z);view(37.5,20);subplot(2,3,3);[x,y,z]=peaks(30);surf(x,y,z);view(37.5,30);subplot(2,3,4);[x,y,z]=peaks(30);surf(x,y,z);view(37.5,40);subplot(2,3,5);[x,y,z]=peaks(30);surf(x,y,z);view(37.5,50);subplot(2,3,6);[x,y,z]=peaks(30);surf(x,y,z);view(37.5,60);點擊查看示意圖結束首頁返回人眼結束首頁返回10°20°30°40°50°60°結束首頁返回3.4.2色彩處理

顏色的向量表示MATLAB除用字符表示顏色外，還可以用含有3個元素的向量表示顏色。向量元素在[0,1]范圍取值，3個元素分別表示紅、綠、藍3種顏色的相對亮度，稱為RGB三元組。

顏色圖顏色圖(Colormap)是MATLAB系統(tǒng)引入的概念。在MATLAB中，每個圖形窗口只能有一個顏色圖。色圖是m×3的數(shù)值矩陣，它的每一行是RGB三元組。顏色圖矩陣可以人為地生成，也可以調(diào)用MATLAB提供的函數(shù)來定義顏色圖矩陣。

三維表面圖形的著色三維表面圖實際上就是在網(wǎng)格圖的每一個網(wǎng)格片上涂上顏色。surf函數(shù)用缺省的著色方式對網(wǎng)格片著色。結束首頁返回除此之外，還可以用shading命令來改變著色方式。shadingfaceted命令。將每個網(wǎng)格片用其高度對應的顏色進行著色，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。shadingflat命令將每個網(wǎng)格片用同一個顏色進行著色，且網(wǎng)格線也用相應的顏色，從而使圖形表面顯得更加光滑。shadinginterp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。例3.4.2三種圖形著色方式的效果展示。[x,y,z]=sphere(20);colormap(copper);%copper表示銅色subplot(1,3,1);surf(x,y,z);axisequalsubplot(1,3,2);surf(x,y,z);shadingflat;axisequalsubplot(1,3,3);surf(x,y,z);shading

interp;axisequal點擊查看其他顏色表達方法結束首頁返回結束首頁返回copperjet結束首頁返回3.4.3光照處理MATLAB提供了燈光設置的函數(shù)，其調(diào)用格式為：light('Color',選項1,'Style',選項2,'Position',選項3)例3.4.3光照處理后的球面[x,y,z]=sphere(20);subplot(1,2,1);

surf(x,y,z);axisequal;light('Posi',[0,1,1]);shadinginterp;holdon;plot3(0,1,1,'p');text(0,1,1,'light');subplot(1,2,2);

surf(x,y,z);axisequal;light('Posi',[1,0,1]);shadinginterp;holdon;plot3(1,0,1,'p');text(1,0,1,'light');結束首頁返回結束首頁返回3.4.4圖形的裁剪處理例3.4.4繪制三維曲面圖，并進行插值著色處理，裁掉圖中x和y都小于0部分。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%程序暫停i=find(x<=0&y<=0);z1=z;z1(i)=NaN;surf(x,y,z1);shadinginterp;為了展示裁剪效果，第一個曲面繪制完成后暫停，然后顯示裁剪后的曲面。結束首頁返回剪切結束首頁返回3.4.5圖像處理

imread和imwrite函數(shù)imread和imwrite函數(shù)分別用于將圖像文件讀入MATLAB工作空間，以及將圖像數(shù)據(jù)和色圖數(shù)據(jù)一起寫入一定格式的圖像文件。MATLAB支持多種圖像文件格式，如.bmp、.jpg、.jpeg、.tif等。image和imagesc函數(shù)這兩個函數(shù)用于圖像顯示。imagesc(A)是將矩陣A中的元素數(shù)值按大小轉化為不同顏色，并在坐標軸對應位置處以這種顏色染色。例3.4.5有一圖像文件flower.jpg，在圖形窗口顯示該圖像。x=imread('flower.jpg');%讀取圖像的數(shù)據(jù)陣image(x);見圖2axisimageoff%保持寬高比并取消坐標軸。結束首頁返回從workspace中可以看到，x為三維矩陣，通過命令xx1=x(:,:,1);xx2=x(:,:,3);xx3=x(:,:,3);可見，xx1,xx2,xx3均為一個元素值范圍在0~255之間的二維矩陣，一幅彩色圖像由三個原色（見圖1）二維矩陣組成。而灰度圖僅由一個二維矩陣組成，其元素值代表灰度值