MATLAB繪圖函數(shù)課件

MATLAB通用圖形函數(shù)命令有關命令行環(huán)境的一些操作:(1)clc擦去一頁命令窗口,光標回屏幕左上角(2)clear從工作空間清除所有變量(3)clf清除圖形窗口內(nèi)容命令1figure功能創(chuàng)建一個新的圖形對象。圖形對象為在屏幕上單獨的窗口，在窗口中可以輸出圖形。用法figure用缺省的屬性值創(chuàng)建一個新的圖形對象。命令2subplot功能生成與控制多個坐標軸。把當前圖形窗口分隔成幾個矩形部分，不同的部分是按行方向以數(shù)字進行標號的。每一部分有一坐標軸，后面的圖形輸出于當前的部分中。用法subplot(m,n,p)將一圖形窗口分成m*n個小窗口，在第p個小窗口中創(chuàng)建一坐標軸。則新的坐標軸成為當前坐標軸。若p為一向量，則創(chuàng)建一坐標軸，包含所有羅列在p中的小窗口。命令3hold功能保持當前圖形窗口中的圖形。該命令是決定是否在當前坐標軸中只能增加新的圖形對象還是覆蓋原有圖形對象。用法holdon保留當前圖形與當前坐標軸的屬性值，后面的圖形命令只能在當前存在的坐標軸中增加圖形。但是，當新圖形的數(shù)據(jù)范圍超出了當前坐標軸的范圍，則命令會自動地改變坐標軸的范圍，以適應新圖形。holdoff在畫新圖形之前，重新設置坐標軸的屬性為缺省值。命令4axis功能坐標軸的刻度與外在顯示用法axis([xminxmaxyminymax])設置當前坐標軸的x-軸與y-軸的范圍。命令5close功能關閉指定的圖形窗口。用法close關閉當前的圖形窗口。MATLAB繪圖參數(shù)控制命令1plot功能這是最基本、最常用的繪圖函數(shù)，用于繪制線性二維圖。有多條曲線時，循環(huán)使用由坐標軸顏色順序屬性定義的顏色，以區(qū)別不同的曲線；之后再循環(huán)使用由坐標軸線型順序屬性定義的線型，以區(qū)別不同的曲線。plot作圖時，可以通過四個參數(shù)選擇控制曲線的類型。1．線型（4種）定義符---：-.線型實線（缺省值）劃線點線點劃線2．線條寬度指定線條的寬度，取值為整數(shù)（單位為像素點）例如：plot(x,y,‘linewidth’,4)3．顏色（8種）定義符R（red）G(green)b(blue)c(cyan)顏色紅色綠色蘭色青色定義符M(magenta)y(yellow)k(black)w(white)顏色品紅黃色黑色白色4．標記類型（13種）定義符+o(字母)*.x類型加號小圓圈星號實點交叉號定義符d^v><類型棱形上三角形下三角形右三角形左三角形定義符shP類型正方形正六角星正五角星三、MATLAB圖形標住函數(shù)命令1title功能給當前軸加上標題。每個axes圖形對象可以有一個標題。標題定位于axes的上方正中央。用法title('string')在當前坐標軸上方正中央放置字符串string作為標題。命令2xlabel、ylabel功能給x、y軸貼上標簽用法xlabel('string')、ylabel(‘string’)給當前軸對象中的x、y軸貼標簽。命令3grid功能給二維或三維圖形的坐標面增加分隔線。用法gridon給當前的坐標軸增加分隔線。gridoff從當前的坐標軸中去掉分隔線。grid轉換分隔線的顯示與否的狀態(tài)。命令4legend功能在圖形上添加圖例。該命令對有多種圖形對象類型（線條圖，條形圖，餅形圖等）的窗口中顯示一個圖例。對于每一線條，圖例會在用戶給定的文字標簽旁顯示線條的線型，標記符號和顏色等。用法legend('string1','string2',…,pos)用指定的文字string在當前坐標軸中對所給數(shù)據(jù)的每一部分顯示一個圖例，在指定的位置pos放置這些圖例。命令5gtext功能在當前二維圖形中用鼠標放置文字。當光標進入圖形窗口時，會變成一個大十字，表明系統(tǒng)正等待用戶的動作。用法gtext('string')當光標位于一個圖形窗口內(nèi)時，等待用戶單擊鼠標或鍵盤。若按下鼠標或鍵盤，則在光標的位置放置給定的文字“string”命令6text功能在當前軸中創(chuàng)建text對象。函數(shù)text是創(chuàng)建text圖形句柄的低級函數(shù)?？捎迷摵瘮?shù)在圖形中指定的位置上顯示字符串。用法text(x,y,'string')在圖形中指定的位置(x,y)上顯示字符串string。命令7zoom功能對二維圖形進行放大或縮小。放大或縮小會改變坐標軸范圍。用法zoomon打開交互式的放大功能。當一個圖形處于交互式的放大狀態(tài)時，有兩種方法來放大圖形：方法1：用鼠標左鍵單擊坐標軸內(nèi)的任意一點，可使圖形放大一倍，這一操作可進行多次，直到matlab的最大顯示為止；在坐標軸內(nèi)單擊右鍵，可使圖形縮小一倍，這一操作可進行多次，直到還原圖形為止。方法2：用鼠標拖出要放大的部分，系統(tǒng)將放大選定的區(qū)域。命令8num2str,int2str功能將數(shù)字或整數(shù)轉換為字符串，以便于圖形標注。用法st=num2str(x)將變量x值表示為字符串st。st=int2str(x)將變量x的整數(shù)部分表示為字符串st。四、其他二維圖形繪制函數(shù)命令1fplot功能在指定的范圍limits內(nèi)畫出一元函數(shù)y=f（x）的圖形。用法fplot('function',limits)在指定的范圍limits內(nèi)畫出函數(shù)名為function的一元函數(shù)圖形。其中l(wèi)imits是一個指定x-軸范圍的向量[xminxmax]或者是x軸和y軸的范圍的向量[xminxmaxyminymax]。命令2polar功能畫極坐標圖。該命令接受極坐標形式的函數(shù)rho=f(θ)，在笛卡兒坐標系平面上畫出該函數(shù)，且在平面上畫出極坐標形式的格柵。用法polar(theta,rho)用極角theta和極徑rho畫出極坐標圖形。極角theta為從x軸到半徑的單位為弧度的向量，極徑rho為各數(shù)據(jù)點到極點的半徑向量。命令3bar功能二維垂直條形圖。用垂直條形顯示向量或矩陣中的值。用法bar(x,y)在指定的橫坐標x上畫出y，其中x為嚴格單增的向量。若y為矩陣，則bar把矩陣分解成幾個行向量，在指定的橫坐標處分別畫出。命令4compass功能從原點畫箭頭圖。箭頭圖為一顯示起點為笛卡兒坐標系中的原點的二維或三維方向或向量的圖形，同時在坐標系中顯示圓形的分隔線。用法compass(x,y)參量x與y為同型的n維向量，則命令顯示n個箭頭，箭頭的起點為原點，箭頭的位置為[x(i),y(i)]。命令5comet功能二維彗星圖。彗星圖為彗星頭（一個小圓圈）沿著數(shù)據(jù)點前進的動畫，彗星體為跟在彗星頭后面的痕跡，軌道為沿著整個函數(shù)的實線。用法comet(x,y)彗星圖動畫顯示向量x與y確定的路線。命令6feather功能畫出速度向量圖。一羽毛圖在橫坐標上等距地顯示向量。用戶要表示各個向量的、相對于原點的向量分量。用法feather(u,v)顯示由參量向量u與v確定的向量，其中u包含作為相對坐標系中的x成分，v包含作為相對坐標系中的y成分。命令7stairs功能畫二維階梯圖，這種圖對與時間有關的數(shù)字樣本系統(tǒng)的作圖很有用處。用法stairs(x,y)結合x與y畫階梯圖。其中要求x與y為同型的向量或矩陣。此外，x可以為行向量或為列向量，且y為有m=length（x）行的矩陣。命令8pie功能餅形圖格式pie(X)用x中的數(shù)據(jù)畫一餅形圖，x中的每一元素代表餅形圖中的一部分。X中元素X(i)所代表的扇形大小通過X(i)/sum(X)的大小來決定。若有sum(X)=1，則x中元素就直接指定了所在部分的大小；若sum(X)<1，則畫出一不完整的餅形圖。MATLAB函數(shù)為了顯示三維圖形，MATLAB提供了各種各樣的函數(shù)。有一些函數(shù)可在三維空間中畫線，而另一些可以畫曲面與線格框架。另外，顏色可以用來代表第四維。當顏色以這種方式使用時，由于它不再象照片中那樣顯示信息的自然屬性----色彩，而且也不是基本數(shù)據(jù)的內(nèi)在屬性，所以它稱作偽彩色。為了簡化對三維圖形的討論，對顏色的介紹推遲到下一章。在這一章，主要討論繪制三維圖形的基本概念。

以下所討論的函數(shù)和它們的特征總結在表2、表3、表4和表5中：

表2

contour二維等值線圖，即從上向下看contour3等值線圖contour3等值線圖fill3填充的多邊形mesh網(wǎng)格圖meshc具有基本等值線圖的網(wǎng)格圖meshz有零平面的網(wǎng)格圖pcolor二維偽彩色繪圖，即從上向下看surf圖plot3直線圖quiver二維帶方向箭頭的速度圖surf曲面圖surfc具有基本等值線圖的曲面圖surfl帶亮度的曲面圖waterfall無交叉線的網(wǎng)格圖

表示3

axis修正坐標軸屬性clf清除圖形窗口clabel放置等值線標簽close關閉圖形窗口figure創(chuàng)建或選擇圖形窗口getframe捕捉動畫楨grid放置網(wǎng)格griddata對畫圖用的數(shù)據(jù)進行內(nèi)插hidden隱蔽網(wǎng)格圖線條hold保留當前圖形meshgrid產(chǎn)生三維繪圖數(shù)據(jù)movie放動畫moviein創(chuàng)建楨矩陣，存儲動畫shading在曲面圖和偽彩色圖中用分塊、平滑和插值加陰影subplot在圖形窗口內(nèi)畫子圖text在指定的位置放文本title放置標題view改變圖形的視角xlabel放置x軸標記ylabel放置y軸標記zlabel放置z軸標記

表4

view(az,el)設置視圖的方位角az和仰角elview([az,el])view([x,y,z])在笛卡兒坐標系中沿向量[x,y,z]正視原點設置視圖，例如view([001])=view(0,90)view(2)設置缺省的二維視圖，az=0，el=90view(3)設置缺省的三維視圖，az=-37.5，el=30[az,el]=view返回當前的方位角az和仰角elview(T)用一個4×4的轉置矩陣T來設置視圖T=view返回當前的4×4轉置矩陣

表5

mmcont2(X,Y,Z,C)具有顏色映象的二維等值線圖mmcont3(X,Y,Z,C)具有顏色映象的三維等值線圖mmspin3d(N)旋轉當前圖形的三維方位角來制作動畫mmview3d用滑標來調整視角

另外提醒一點，Matlab的reshape函數(shù)是列優(yōu)先的，如：

y=

1

2

3

4

5

6

reshape(y,3,2)=

1

4

2

5

3

6

而不是

12

3

45

6

/blog/static/816261002008111631157417/

&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&

一、直接繪圖函數(shù)

直接繪圖函數(shù)有兩個，fplot和ezplot

1.fplot

fplot命令的調用格式主要有：

（1）fplot(fun,lims,str,tol):直接繪制函數(shù)y=fun(x)的圖形。其中，lims為一個向量，若lims只包含兩個元素則表示x軸的范圍：[xmin,xmax]。若lims包含四個元素則前兩個元素表示x軸的范圍：[xmin,xmax]，后兩個元素表示y軸的范圍：[ymin,ymax]。str可以指定圖形的線型和顏色。tol的值小于1，代表相對誤差，默認值為0.002，即0.2%。

>>fplot(@humps,[-1,5])

%在[-1,5]范圍內(nèi)繪制函數(shù)humps

上述命令中，@humps表示以函數(shù)句柄的形式引用函數(shù)。(C:\ProgramFiles\MATLAB\R2009a\toolbox\matlab\demos\humps.m)。

（2）fplot(fun,lims,n):用最少n+1個點來繪制函數(shù)fun的圖形，其中n大于等于1。

>>fplot('x^2',[-11])

%在[-1,1]范圍內(nèi)繪制函數(shù)y=x^2

2.ezplot,ezplot3

ezplot命令是繪制符號表達式的自變量和對應各函數(shù)值的二維曲線，ezplot3命令用于繪制三維曲線。

(1)曲線繪圖

語法：

ezplot(F,[xmin,xmax],fig)

%畫符號表達式F的圖形

說明：F是將要畫的符號函數(shù)；[xmin,xmax]是繪圖的自變量范圍，省略時默認值為[－2л，2л]；fig是指定的圖形窗口，省略時默認為當前圖形窗口。

例：

>>y=sym('-1/3*x^3+1/3*x^4')

y=

-1/3*x^3+1/3*x^4

>>ezplot(y)

%繪制符號函數(shù)y在[－2л，2л]中的圖形

>>ezplot(y,[0,100])

%繪制符號函數(shù)y在[0,100]中的圖形

又例

>>x=sym('sin(t)');

>>y=sym('cos(t)');

>>z=sym('t');

>>ezplot3(x,y,z,[0,10*pi],'animate')

%繪制t在[0,10*pi]范圍的三維曲線

(2)曲面繪制

如

>>ezmesh('sin(x)*exp(-t)','cos(x)*exp(-t)','x',[0,2*pi])；

ezmesh意為Easytouse3-Dmeshplotter,所以其調用格式簡單，繪圖方便。

（3）其它繪圖命令

MATLAB還提供了如下表所示的較常用繪圖命令。這些命令的舉例都是對字符串函數(shù)進行繪圖，同樣也可用于符號表達式繪圖。

命令名含義舉例

ezcontour畫等高線ezcontour('x*sin(t)',[-4,4])

ezcontourf畫帶填充顏色等高線ezcontourf('x*sin(t)',[-4,4])

ezmesh畫三維網(wǎng)線圖ezmesh('sin(x)*exp(-t)','cos(x)*exp(-t)','x',[0,2*pi])

ezmeshc畫帶等高線的三維網(wǎng)線圖ezmeshc('sin(x)*t',[-pi,pi])

ezpolar畫極坐標圖

ezpolar('sin(t)',[0,pi/2])

ezsurf畫三維曲面圖ezsurf('x*sin(t)','x*cos(t)','t',[0,10*pi])

ezsurfc畫帶等高線的三維曲面圖ezsurfc('x*sin(t)','x*cos(t)','t',[0,pi,0,2*pi])

二、網(wǎng)格法繪制三維曲面

1.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)。

2.繪制三維曲面的函數(shù)

surf函數(shù)和mesh函數(shù)的調用格式為：

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。

例：

用曲面圖表現(xiàn)函數(shù)y=x^2+y^2。

clf,x=-4:4;y=x;[X,Y]=meshgrid(x,y);

Z=X.^2+Y.^2;

surf(X,Y,Z);%或mesh(X,Y,Z)

matlab之基本繪圖函數(shù)

matlab之基本繪圖函數(shù)clear：清空內(nèi)存中的變量；回復（0）

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matlab之基本繪圖函數(shù)clear：清空內(nèi)存中的變量；figure:強制生成一個新的個繪圖窗口；symsxyt:聲明變量；fplot(函數(shù)表達式,繪圖區(qū)間)；plot(橫坐標向量，縱坐標向量，顏色/線形等參數(shù))ezplot(函數(shù)表達式)：簡單的fplot，easyfplotaxis([xminxmaxyminymax...])：設置坐標軸顯示范圍

求極限limit:例：limit(F,x,a,left)；對表達式F求極限，變量為x，從左邊趨近a。inf：正無窮；-inf：負無窮。

求解線形方程solve，linsolve例：A=[5042;1-121;4120;1111];%矩陣的行之間用分號隔開，元素之間用逗號或空格B=[3;1;1;0]X=zeros(4,1);%建立一個4元列向量X=linsolve(A,B)diff（fun，var，n）：對表達式fun中的變量var求n階導數(shù)。例如：F=sym（'u(x,y)*v(x,y)'）;

%sym（）用來定義一個符號表達式diff(F);

%matlab區(qū)分大小寫pretty(ans)%pretty（）：用習慣書寫方式顯示變量；ans是答案表達式

非線性方程求解fsolve(fun,x0,options)其中fun為待解方程或方程組的文件名；x0位求解方程的初始向量或矩陣；option為設置命令參數(shù)建立文件fun.m：functiony=fun(x)y=[x(1)-0.5*sin(x(1))-0.3*cos(x(2)),...

x(2)-0.5*cos(x(1))+0.3*sin(x(2))];>>clear;x0=[0.1,0.1];fsolve(@fun,x0,optimset('fsolve'))注：...為續(xù)行符m文件必須以function為文件頭，調用符為@；文件名必須與定義的函數(shù)名相同；fsolve（）主要求解復雜非線性方程和方程組，求解過程是一個逼近過程。

不定積分與定積分不定積分：int(fun,var)例：求∫sinaxsinbxsincxdxsymsabcxy=sin(a*x)*sin(b*x)*sin(c*x);int(y,x);pretty(ans)定積分：int（fun,var,a,b)其中a，b分別為上下限

foll應用到的函數(shù)：I=imread('圖像文件名'):讀取圖像數(shù)據(jù),保存在矩陣I中；imshow(I):顯示灰度圖像I，其他用法見matlab幫助；I2=im2double(I1):把圖像數(shù)組I1轉換成double精度類型；D=dctmtx(n):二維離散余弦變換函數(shù)，返回n*n離散余弦變換矩陣。一個n*n的變換矩陣T被定義成：Tpq=1/sqrt(n)

,當p=0,0<=q<=M-1；

Tpq=sqrt(2/n)*cos[pi*(2q+1)*p/2n]

,當1<=p<=M-1,0<=q<=M-1。B=blkproc(A,[mn],fun,P1,P2...):塊操作函數(shù)。對圖像A的每個不同的m*n塊應用fun函數(shù)，P1，P2等為fun函數(shù)參數(shù)。在圖像邊緣用0來擴展；只有當fun的返回矩陣是m*n矩陣時，B和A的大小才相同。figure:強制生成一個新的個繪圖窗口；

matlab實現(xiàn)離散余弦變換壓縮（JPEG壓縮原理）JPEG圖像壓縮算法：輸入圖像被分成8*8或16*16的小塊，然后對每一小塊進行二維DCT（離散余弦變換）變換，變換后的系數(shù)量化、編碼并傳輸；JPEG文件解碼量化了的DCT系數(shù)，對每一塊計算二維逆DCT變換，最后把結果塊拼接成一個完整的圖像。在DCT變換后舍棄那些不嚴重影響圖像重構的接近0的系數(shù)。DCT變換的特點是變換后圖像大部分能量集中在左上角，因為左上放映原圖像低頻部分數(shù)據(jù)，右下反映原圖像高頻部分數(shù)據(jù)。而圖像的能量通常集中在低頻部分。實例程序：functionJpegI=imread('D:\MATLAB7\toolbox\images\imdemos\cameraman.tif');%該圖片在安裝matlab的目錄中找，原圖為灰度圖象I=im2double(I);%圖像存儲類型轉換T=dctmtx(8);%離散余弦變換矩陣B=blkproc(I,[88],'P1*x*P2',T,T');%對原圖像進行DCT變換mask=[11110000

11100000

11000000

10000000

00000000

00000000

00000000

00000000];B2=blkproc(B,[88],'P1.*x',mask);%數(shù)據(jù)壓縮，丟棄右下角高頻數(shù)據(jù)I2=blkproc(B2,[88],'P1*x*P2',T',T);%進行DCT反變換，得到壓縮后的圖像imshow(I)title('原始圖像')figure;imshow(I2)title('壓縮后的圖像')運行結果：

空間曲線例：求方程組的空間曲線1?；癁閰?shù)方程組x=ty=sqrt[t(1-t)]z=sqrt[1-x^2-y^2]2。程序t=0:0.001:1;x=t;y=sqrt(t.*(1-t));z=sqrt(1-x.^2-y.^2);plot3(x,y,z,z,-y,z)其中.*為數(shù)組相乘，.^為數(shù)組乘方

空間曲面mesh()函數(shù)語法：mesh(Z):mesh(X,Y,Z,C):其中C是用來定義相應點顏色等屬性的數(shù)組例：求x^2+y^2=z的空間曲面x=-4:4;y=x;[X,Y]=mes