三維圖形繪制演示文稿

三維圖形繪制演示文稿當(dāng)前1頁，總共50頁。（優(yōu)選）三維圖形繪制.當(dāng)前2頁，總共50頁。二、繪制三維網(wǎng)格圖和曲面圖1.meshgrid命令為了繪制三維立體圖形，MATLAB的方法是將x方向劃分為m份，將y方向劃分為n份，meshgrid命令是以x、y向量為基準(zhǔn)，產(chǎn)生在x-y平面的各柵格點坐標(biāo)值的矩陣。語法：

[X,Y]＝meshgrid(x,y)說明：X、Y是柵格點的坐標(biāo)，為矩陣；x、y為向量。例如，將x(1×m)向量和y(1×n)向量轉(zhuǎn)換為(n×m)的矩陣：當(dāng)前3頁，總共50頁。2.三維網(wǎng)格圖三維網(wǎng)格圖是由一些四邊形相互連接在一起所構(gòu)成的一種曲面。語法：

mesh(z) %畫三維網(wǎng)線圖

mesh(x,y,z,c)說明：當(dāng)只有參數(shù)z時，以z矩陣的行下標(biāo)作為x坐標(biāo)軸，把z的列下標(biāo)當(dāng)作y坐標(biāo)軸；x、y分別為x、y坐標(biāo)軸的自變量；當(dāng)有x、y、z參數(shù)時，c是指定各點的用色矩陣，當(dāng)c省略時默認(rèn)用色矩陣是z的數(shù)據(jù)。如果x、y、z、c四個參數(shù)都有，則應(yīng)該都是維數(shù)相同的矩陣。當(dāng)前4頁，總共50頁。3.三維曲面圖

語法：

surf(z) %畫三維曲面圖

surf(x,y,z,c)說明：參數(shù)設(shè)置與mesh命令相同，c也可以省略。4.其它立體網(wǎng)線圖和曲面圖meshc命令為立體網(wǎng)狀圖加等高線；meshz為立體網(wǎng)狀圖加“圍裙”。當(dāng)前5頁，總共50頁。三、繪制三維旋轉(zhuǎn)體1、球面圖語法：

sphere(n) %產(chǎn)生單位球面，n為旋轉(zhuǎn)圓周上的分

格線條數(shù)，默認(rèn)n=20。

[x,y,z]=sphere(n)%生成三個(n+1)*(n+1)階的矩陣

利用surf或mesh命令產(chǎn)生單位球面。2、柱面圖語法：

cylinder(r,n) %以母線向量r生成單位柱面，

默認(rèn)n=20，r=[1,1]。

[x,y,z]=cylinder(r,n)%生成柱面的x,y,z數(shù)據(jù)矩陣,

利用surf或mesh命令產(chǎn)生單位高度柱面。當(dāng)前6頁，總共50頁。四、立體圖形與圖軸的控制1．網(wǎng)格的隱藏語法：

hiddenoff %顯示被遮蓋的網(wǎng)格

hiddenon %隱藏被遮蓋的網(wǎng)格2．改變視角語法：

view([az,el]) %通過方位角和俯仰角改變視角

說明：az表示方位角(azimuth)，el表示俯仰角(elevation)當(dāng)前7頁，總共50頁。默認(rèn)值：az=-37.5°，el=30°當(dāng)前8頁，總共50頁。五、色彩的控制1．色圖(colormap)(1)RGB三元組RGB三元數(shù)組每行表示一種色彩，數(shù)組元素R、G、B在0～1之間取值，分別表示紅、綠、藍基色的相對亮度，如下表所示。colormap([R,G,B])——色圖設(shè)定函數(shù)colormap色圖函數(shù)——色圖設(shè)定函數(shù)colormap色圖函數(shù)(m)——產(chǎn)生m×3的色圖矩陣

缺省64×3。當(dāng)前9頁，總共50頁。當(dāng)前10頁，總共50頁。當(dāng)前11頁，總共50頁。2．色圖的顯示和處理(1)色圖的顯示

rgbplot命令語法：

rgbplot(map)說明：map是表4.8中的各預(yù)定義色圖函數(shù)，rgbplot命令可畫出以行數(shù)為自變量紅、綠、藍相對亮度分量的直線圖，反映R、G、B三色比重的變化。

colorbar命令以不同顏色來代表曲面的高度，垂直顯示顏色標(biāo)尺。當(dāng)前12頁，總共50頁。(2)濃淡處理shading【例】使用濃淡處理peaks函數(shù)曲面圖。(3)亮度處理brighten語法：

brighten（a）說明：當(dāng)0<=a<=1時,色圖加亮，當(dāng)-1<=a<0時,色圖變暗。當(dāng)前13頁，總共50頁。4.3MATLAB的特殊圖形繪制一、條形圖——條形圖常用于對統(tǒng)計的數(shù)據(jù)進行作圖，特別適用于少量且離散的數(shù)據(jù)。語法：

bar(x,y) %畫條形圖

bar3(y,z,width,'參數(shù)') %畫三維條形圖【例】用條形圖表示某年一月份中3日～6日連續(xù)四天的溫度數(shù)據(jù)，y矩陣的各列分別表示平均溫度、最高溫度和最低溫度，用條形圖和三維條形圖分別表示。當(dāng)前14頁，總共50頁。

>>x=3:6;>>y=[5.300013.00000.40005.100011.8000-1.70003.70008.10000.60001.50007.7000-4.5000]>>bar(x,y) %畫條形圖

>>bar3(x,y) %畫三維條形圖

圖4.23(a)條形圖(b)三維條形圖當(dāng)前15頁，總共50頁。二、直方圖語法：

hist(y,m) %統(tǒng)計每段的元素個數(shù)并畫出直方圖

hist(y,x)%x是向量，用于指定所分每個數(shù)據(jù)段的中間值三、餅圖餅圖是用于顯示向量中的各元素占向量元素總和的百分比。語法：

pie(x,explode,’label’) %畫二維餅圖

pie3(x,explode,’label’) %畫三維餅圖說明：x是向量；explode是與x同長度的向量，用來決定是否從餅圖中分離對應(yīng)的一部分塊，非零元素表示該部分需要分離；’label’是用來標(biāo)注餅圖的字符串?dāng)?shù)組。分段的個數(shù),默認(rèn)為10

當(dāng)前16頁，總共50頁?！纠?.21】繪制四個季度支出額的餅圖。

y=[200100250400]; %四個季度支出額

explode=[0010];

pie(y,explode,{'第一季度','第二季度','第三季度','第四季度'})

當(dāng)前17頁，總共50頁。四、離散數(shù)據(jù)圖

MATLAB提供了多個繪制離散數(shù)據(jù)的命令，有stem、stem3、stairs和scatter等?！纠渴褂脦追N繪制離散數(shù)據(jù)的命令來顯示

的離散數(shù)據(jù)。五、等高線圖語法：

contour3(Z,n) %繪制Z矩陣的三維等高線

contour(x,y,z,n)

%繪制以x和y指定x、y坐標(biāo)的二維等高線說明：n為等高線的條數(shù)，省略時為自動條數(shù)。當(dāng)前18頁，總共50頁。

x=0:0.1:2*pi;y=sin(x).*exp(-2*x);subplot(3,1,1)stem(x,y,'filled') %畫火柴桿圖

subplot(3,1,2)stairs(x,y) %畫階梯圖

subplot(3,1,3)

scatter(x,y) %畫點圖

當(dāng)前19頁，總共50頁。六、對數(shù)坐標(biāo)和極坐標(biāo)圖1.對數(shù)坐標(biāo)圖形語法：

semilogx(x,y,‘參數(shù)’)%繪制x為對數(shù)坐標(biāo)的曲線

semilogy(x,y,‘參數(shù)’)%繪制y為對數(shù)坐標(biāo)的曲線

loglog(x,y,‘參數(shù)’) %繪制x、y都為對數(shù)坐標(biāo)的曲線2.極坐標(biāo)圖語法：

polar(theta,radius,‘參數(shù)’) %繪制極坐標(biāo)圖說明：theta為相角，radius為離原點的距離。當(dāng)前20頁，總共50頁?！纠?.23】求傳遞函數(shù)為的對數(shù)幅頻特性曲線，橫坐標(biāo)為w，按對數(shù)坐標(biāo)。

w=logspace(-2,3,20); %頻率w為0.01到1000Aw=1./(w.*sqrt((0.5*w).^2+1)); %計算幅頻

Lw=20*log10(Aw); %計算對數(shù)幅頻

semilogx(w,Lw)title('對數(shù)幅頻特性曲線')

當(dāng)前21頁，總共50頁。七、復(fù)向量圖

1.compass命令compass繪制的是以原點為起點的一組復(fù)向量，因此又稱為羅盤圖。語法： compass(u,v) %畫羅盤圖

compass(Z)說明：u、v分別為復(fù)向量的實部和虛部；當(dāng)只有一個參數(shù)Z時，則相當(dāng)于compass(real(Z),imag(Z))。2.feather命令feather繪制的是起點為(k,0)的復(fù)向量圖，又稱為羽毛圖。語法：

feather(u,v) %畫羽毛圖

feather(Z)圖

4.31(a)羅盤圖(b)羽毛圖當(dāng)前22頁，總共50頁。4.4對話框——用于計算機與用戶進行交互的界面1.輸入信息對話框輸入對話框為用戶的輸入信息提供了界面，使用inputdlg命令創(chuàng)建。語法：answer=inputdlg(prompt,title,lineno,defans,addopts)

%創(chuàng)建輸入對話框說明：answer返回用戶的輸入，為元胞數(shù)組；prompt為提示信息字符串，用引號括起來，為元胞數(shù)組；title為標(biāo)題字符串，用引號括起來，可以省略；lineno用于指定輸入值的行數(shù)，可以省略；defans為輸入項的默認(rèn)值，用引號括起來，是元胞數(shù)組可以省略；addopts指定對話框是否可以改變大小，取on或off，省略時為off表示不能改變大小。當(dāng)前23頁，總共50頁?！纠坷幂斎雽υ捒蜉斎攵A系統(tǒng)的系數(shù)。

程序分析：prompt、defans和p都是元胞數(shù)組。如果單擊“Cancel”按鈕，則返回空的元胞數(shù)組。>>prompt={'請輸入阻尼系數(shù)','請輸入無阻尼振蕩頻率'};>>defans={'0.707','1'};>>p=inputdlg(prompt,'輸入?yún)?shù)',1,defans)

當(dāng)前24頁，總共50頁。2.輸出信息對話框(1)消息框語法：

msgbox(message,title,icon,icondata,iconcmap,…CreateMode)%創(chuàng)建消息框說明：message為顯示的信息，可以是字符串或數(shù)組；title為標(biāo)題，是字符串可省略；icon為顯示的圖標(biāo)，可取值為“none”(無圖標(biāo))、“error”(出錯圖標(biāo))、“help”(幫助圖標(biāo))、“warn”(警告圖標(biāo))或“custom”(自定義圖標(biāo))，也可省略；當(dāng)使用“custom”時，用icondata定義圖標(biāo)的數(shù)據(jù)，用iconcmap定義圖標(biāo)的顏色映象；CreateMode為對話框的產(chǎn)生模式可省略，取值為“modal”(有模式)、“replace”(無模式可代替同名的對話框)、“non-modal”(默認(rèn)為無模式)。(有模式對話框是指在對話框關(guān)閉之前，用戶無法進行其它程序的運行)當(dāng)前25頁，總共50頁?！旧侠m(xù)】使用消息框顯示當(dāng)阻尼系數(shù)大于1時的警告信息，如圖所示。>>msgbox('阻尼系數(shù)輸入范圍出錯','警告','warn')

當(dāng)前26頁，總共50頁。（2）其它對話框【例續(xù)】使用警告對話框顯示當(dāng)阻尼系數(shù)大于1時的警告信息。

>>warndlg('阻尼系數(shù)輸入范圍出錯','警告')

【例續(xù)】使用出錯提示框顯示當(dāng)阻尼系數(shù)小于0時出錯信息。

>>errordlg('阻尼系數(shù)輸入出錯','出錯')

【例續(xù)】使用幫助提示框顯示阻尼系數(shù)的范圍。>>helpdlg('欠阻尼系數(shù)應(yīng)大于0小于1','幫助')

當(dāng)前27頁，總共50頁。(3)提問提示框【例續(xù)】使用提問提示框使用戶確認(rèn)。>>button=questdlg('是否確認(rèn)？','Areyousure?','Yes','No','Yes')

程序分析：有兩個按鈕，默認(rèn)的指定按鈕為“Yes”。即當(dāng)用戶按下回車鍵時，返回“Yes”，當(dāng)用戶單擊按鈕“No”時，返回“No”。當(dāng)前28頁，總共50頁。3.文件管理對話框(1)打開文件對話框uigetfile語法：

[FileName,PathName]=uigetfile(FiltrEspec,Title,x,y)說明：FileName和PathName分別為返回的文件名和路徑，可省略，如果按“取消”按鈕或發(fā)生錯誤，都返回0；FiltrEspec指定初始時顯示的文件名，可以用通配符“*”表示，當(dāng)省略時，則自動列出當(dāng)前路徑下的所有“*.m”文件和目錄；Title為對話框標(biāo)題，可省略；x、y分別指定對話框在屏幕上的位置(到屏幕左上角的距離)，單位是像素，可省略。當(dāng)前29頁，總共50頁?！纠坷么蜷_文件對話框選擇MATLAB目錄下的文件license.txt，如圖所示。程序分析：在屏幕的左上角位置顯示打開文件對話框，單擊“打開”按鈕，返回文件名和路徑名到fname和pname變量。>>[fname,pname]=uigetfile('*.*','打開文件')

當(dāng)前30頁，總共50頁。(2)保存文件對話框uiputfile語法：

[FileName,PathName]=uiputfile(FiltrEspec,Title,x,y)【例續(xù)】利用保存文件對話框來選擇文件。>>[fname1,pname1]=uiputfile('Ex0431.mat','保存文件')

當(dāng)前31頁，總共50頁。什么是句柄圖形句柄圖形（HandleGraphics）：利用底層繪圖函數(shù)，通過對對象屬性的設(shè)置與操作實現(xiàn)繪圖。句柄圖形中所有圖形操作都是針對圖形對象而言的。句柄圖形充分體現(xiàn)了面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計。4.5句柄圖形當(dāng)前32頁，總共50頁。句柄圖形的功能句柄圖形可以隨意改變matlab生成圖形的方式。句柄圖形允許你定制圖形的許多特性，無論是對圖形做一點小改動，還是影響所有圖形輸出的整體改動。句柄圖形的特性高層繪圖函數(shù)是無法實現(xiàn)的當(dāng)前33頁，總共50頁。一、句柄圖形體系句柄圖形是一種面向?qū)ο蟮睦L圖系統(tǒng)，又稱為低層圖形。句柄圖形體系由若干個圖形對象組成，如圖所示。當(dāng)前34頁，總共50頁。什么是句柄？句柄是圖形對象的標(biāo)識代碼，標(biāo)識代碼含有圖形對象的各種必要的屬性信息。各圖形對象的句柄數(shù)據(jù)格式：根屏幕0

圖形窗口整數(shù)，表示圖形窗口數(shù)其它對象對應(yīng)的符點數(shù)句柄（handle)與句柄操作當(dāng)前35頁，總共50頁。

所有能創(chuàng)建圖形對象的matlab函數(shù)都可給出所創(chuàng)建圖形對象的句柄例：創(chuàng)建1號窗口，返回句柄

h=figure(1)h=1返回值為窗口號數(shù)例：h=line(1:6,1:6)創(chuàng)建線對象的同時也建立了一個唯一的句柄變量h是句柄值——符點數(shù)當(dāng)前36頁，總共50頁。二、圖形對象的操作

1．圖形對象的創(chuàng)建每次創(chuàng)建一個對象時，就為它建立一個唯一的句柄。每個命令的格式及功能如表所示。當(dāng)前37頁，總共50頁。2．對象句柄的獲取

(1)當(dāng)前對象句柄的獲取MATLAB提供了三個獲取當(dāng)前對象句柄的命令：語法：

gcf %獲取當(dāng)前圖形窗口句柄

gca %獲取當(dāng)前坐標(biāo)軸句柄

gco %獲取被鼠標(biāo)最近點擊對象的句柄【例】使用上述命令獲取圖形對象的句柄。當(dāng)前38頁，總共50頁。(2)查找對象用命令findobj可以快速查找所有對象，以及獲取指定屬性值的對象句柄。語法：

h=findobj %返回根對象和所有子對象的句柄

h=findobj(h_obj)%返回指定對象的句柄

h=findobj(‘PropertyName’,PropertyValue)

%返回符合指定屬性值的對象句柄

h=findobj(h_obj,‘PropertyName’,PropertyValue)

%在指定對象及子對象中查找符合指定屬性

值的對象句柄說明：h_obj為指定對象句柄；PropertyName為屬性名；PropertyValue為屬性值?！纠渴褂胒indobj命令獲取圖形對象的句柄。當(dāng)前39頁，總共50頁。(3)追溯父對象和子對象的句柄如果一個對象的句柄已知，則可以追溯到其父對象和子對象的句柄。語法：

h_parent=get(h_obj,’parent’) %追溯父對象的句柄

h_children=get(h_obj,’children’)

%追溯子對象的句柄3．對象句柄的刪除刪除圖形對象使用命令delete(h_obj)，該命令將刪除句柄所指對象和所有子對象，而且不提示確認(rèn)，使用時要小心。當(dāng)前40頁，總共50頁。三、圖形對象屬性的獲取和設(shè)置

1．創(chuàng)建對象時設(shè)置屬性對象的屬性可以在創(chuàng)建時設(shè)置，在創(chuàng)建時句柄圖形對象可以設(shè)置多個屬性。【例4.29】創(chuàng)建圖形對象。

>>h_fig=figure('color','red','menubar','none','position',[0,0,300,300])程序分析：創(chuàng)建一個窗口，背景為紅色，沒有菜單條，在屏幕的(0,0)位置，寬度、高度為300。當(dāng)前41頁，總共50頁。2.用get函數(shù)獲取指定對象的屬性值語法：

get(h_obj) %獲取句柄對象所有屬性的當(dāng)前值

get(h_obj,'PropertyName')

%獲取句柄對象指定屬性的當(dāng)前值3.用set函數(shù)設(shè)置對象的屬性值語法：

set(h_obj) %顯示句柄對象所有屬性和屬性值

set(h_obj,'PropertyName')

%顯示句柄對象指定屬性名的屬性值

set(h_obj,'PropertyName','PropertyValue')

%設(shè)置句柄對象指定屬性的屬性值

set(h_obj,'PropertyStructure')

%用結(jié)構(gòu)數(shù)組設(shè)置句柄對象指定屬性的屬性值當(dāng)前42頁，總共50頁。4.6圖形用戶界面(GUI)設(shè)計MATLAB設(shè)計圖形用戶界面的方法有兩種：

——使用可視化的界面環(huán)境和通過編寫程序。一、可視化的界面環(huán)境MATLAB提供了一個可視化的圖形用戶界面開發(fā)環(huán)境GUIDE（GraphicalUserInterfaceDevelopmentEnvironment），打開可視化界面環(huán)境的方法有以下幾種：(1)選擇菜單“File”——“New”——“GUI”命令；(2)在命令窗口輸入“Guide”命令或輸入“GuideFilename”就會出現(xiàn)Guide快速開始界面。當(dāng)前43頁，總共50頁。用戶界面開發(fā)環(huán)境被分為四個部分：菜單欄Guide工具欄圖形控件面板界面編輯客戶區(qū)當(dāng)前44頁，總共50頁。GUI開發(fā)過程可分為4個步驟：菜單的設(shè)計和布局菜單的編程GUI界面的設(shè)計和布局GUI的編程

GUIDE環(huán)境將建立的GUI文件保存為兩個伴隨文件：

——FIG文件和M文件當(dāng)前45頁，總共50頁。二、GUIDE常用工具LayoutEditor：布局編輯器AlignmentTool：對齊工具PropertyInspector：對象屬性觀察器MenuEditor：菜單編輯器ObjectBrowser：對象瀏覽器當(dāng)前46頁，總共50頁。三、菜單1