第10章 MATLAB圖形對象句柄

第10章MATLAB圖形對象句柄10.1圖形對象及其句柄10.2圖形窗口與坐標軸10.3低層繪圖操作10.4光照和材質(zhì)處理10.1圖形對象及其句柄10.1.1圖形對象在MATLAB中，每一個具體的圖形都是由若干個不同的圖形對象組成的。所有的圖形對象都按父對象和子對象的方式組成層次結(jié)構(gòu)10.1.2圖形對象句柄的使用圖形對象句柄是對象，句柄相當于對象名，可以是一個圖形的標識。x=0:pi/10:2*pi;y=sin(x);h0=plot(x,y,'r')%曲線對象的句柄通過圖形句柄可以訪問圖形對象的屬性，例如：h0.ColorMATLAB提供了若干個函數(shù)用于獲取已有圖形對象的句柄，常用的函數(shù)如下。①gcf：獲取當前圖形窗口的句柄（getcurrentfigure）。②gca：獲取當前坐標軸的句柄（getcurrentaxis）。③gco：獲取最近被選中的圖形對象的句柄（getcurrentobject）。④findobj：按照指定的屬性來獲取圖形對象的句柄。例如：>>h1=gcf10.1.3圖形對象屬性1．屬性名與屬性值例如，LineStyle是曲線對象的一個屬性名，它的值決定著線型，取值可以是'-'、':'、'-.'、'--'或'none'。2．屬性的操作可以通過set函數(shù)重新設置對象屬性，同時也可以通過get函數(shù)獲取這些屬性值。set(句柄,屬性名1,屬性值1,屬性名2,屬性值2,…)x=0:pi/10:2*pi;h=plot(x,sin(x));set(h,'Color','r','LineStyle',':','Marker','p')2．屬性的操作get函數(shù)的調(diào)用格式為：V=get(句柄,屬性名)其中，V是返回的屬性值。如果在調(diào)用get函數(shù)時省略屬性名，則將返回句柄所有的屬性值。用get函數(shù)來獲得上述曲線的屬性值。例如：>>col=get(h,'Color')>>V=get(0,'ScreenSize')3．圖形對象的公共屬性Children屬性。Parent屬性。Tag屬性Type屬性。UserData屬性Visible屬性ButtonDownFcn屬性。CreateFcn屬性DeleteFcn屬性例10-1在同一坐標下繪制紅、綠兩根不同曲線，希望獲得綠色曲線的句柄，并對其進行設置。x=0:pi/50:2*pi;y=sin(x);z=cos(x);plot(x,y,'r',x,z,'g') %繪制兩根不同的曲線Hl=get(gca,'Children'); %獲取兩曲線句柄向量Hlfork=1:size(Hl)ifget(Hl(k),'Color')==[0,1,0] %[0,1,0]代表綠色Hlg=Hl(k); %獲取綠色線條句柄endendpause %便于觀察設置前后的效果set(Hlg,'LineStyle',':','Marker','p')%對綠色線條進行設置10.2圖形窗口與坐標軸10.2.1圖形窗口對象建立圖形窗口對象使用figure函數(shù)，其調(diào)用格式為：句柄變量=figure(屬性名1,屬性值1,屬性名2,屬性值2,…)MATLAB通過對屬性的操作來改變圖形窗口的形式，也可以使用figure函數(shù)按MATLAB默認的屬性值建立圖形窗口：句柄變量=figure調(diào)用figure函數(shù)來顯示該窗口，并將之設定為當前窗口，調(diào)用格式為：figure(窗口句柄)圖形窗口屬性:MenuBar屬性

Name屬性

NumberTitle屬性Resize屬性Position屬性Units屬性Color屬性Pointer屬性對鍵盤及鼠標響應屬性:KeyPressFcn（鍵盤鍵按下響應）、WindowButtonDownFcn（鼠標鍵按下響應）WindowButtonMotionFcn（鼠標移動響應）WindowButtonUpFcn（鼠標鍵釋放響應）這些屬性所對應的屬性值可以為用MATLAB編寫的函數(shù)名或命令名，表示一旦鍵盤鍵或鼠標鍵按下之后，將自動調(diào)用給出的函數(shù)或命令。例10-2建立一個圖形窗口。該圖形窗口沒有菜單條，標題名稱為“圖形窗口示例”，起始于屏幕左下角、寬度和高度分別為300像素點和150像素點，背景顏色為綠色，且當用戶從鍵盤按下任意一個鍵時，將顯示“Hello,World!”字樣。命令如下：>>hf=figure('Color',[0,1,0],'Position',[1,1,300,150],...'Name','圖形窗口示例','NumberTitle','off','MenuBar','none',...'KeyPressFcn','disp(''Hello,World!'')');例10-3分別在4個不同的圖形窗口繪制出正弦、余弦、正切、余切曲線。要求先建立一個圖形窗口并繪圖，然后每關(guān)閉一個再建立下一個，直到建立第4個窗口并繪圖。x=linspace(0,2*pi,60);y=sin(x);

z=cos(x);

t=tan(x);

ct=1./(t+eps);;%命令組待用C4=['figure(''Name'',''cotangent(x)'',''NumberTitle'',',...'''off'');plot(x,ct);axis([0,2*pi,-40,40]);'];C3=['figure(''Name'',''tangent(x)'',''DeleteFcn'',C4,',...'''NumberTitle'',''off'');plot(x,t);axis([0,2*pi,-40,40]);'];C2=['figure(''Name'',''cos(x)'',''DeleteFcn'',C3,',...'''NumberTitle'',''off'');plot(x,z);axis([0,2*pi,-1,1]);'];%先創(chuàng)建一個圖形窗口并繪制曲線figure('Name','sin(x)','DeleteFcn',C2,'NumberTitle','off')plot(x,y);axis([0,2*pi,-1,1])10.2圖形窗口與坐標軸10.2.2坐標軸對象坐標軸對象是圖形窗口的子對象，每個圖形窗口中可以定義多個坐標軸對象，但只有一個坐標軸是當前坐標軸，在沒有指明坐標軸時，所有的圖形圖像都是在當前坐標軸中輸出。建立坐標軸對象使用axes函數(shù)，其調(diào)用格式為：句柄變量=axes(屬性名1,屬性值1,屬性名2,屬性值2,…)按MATLAB默認的屬性值在當前圖形窗口創(chuàng)建坐標軸：axes句柄變量=axes10.2.2坐標軸對象坐標軸對象的屬性：Box屬性GridLineStyle屬性

Position屬性Units屬性

Title屬性ColorOrder屬性XLabel、YLabel、ZLabel屬性XLim、YLim、ZLim屬性XScale、YScale、ZScale屬性例10-4利用坐標軸對象實現(xiàn)圖形窗口的任意分割。clf;%清除當前圖形窗口的內(nèi)容x=linspace(0,2*pi,20);

y=sin(x);axes('Position',[0.2,0.2,0.2,0.7],'GridLineStyle','-.')plot(y,x);title(‘sin(x)-1’);axes('Position',[0.4,0.5,0.2,0.1])stairs(x,y);title('sin(x)-2');

axes('Position',[0.55,0.6,0.25,0.3])stem(x,y);title('sin(x)-3');axes('Position',[0.55,0.2,0.25,0.3])[x,y]=meshgrid(-8:0.5:8);z=sin(sqrt(x.^2+y.^2))./sqrt(x.^2+y.^2+eps);mesh(x,y,z);title('mesh(x,y,z)')10.3低層繪圖操作10.3.1曲線對象曲線對象是坐標軸的子對象，它既可以定義在二維坐標系中，也可以定義在三維坐標系中。建立曲線對象使用line函數(shù)，其調(diào)用格式為：句柄變量=line(x,y,z,屬性名1,屬性值1,屬性名2,屬性值2,…)

Color屬性

LineStyle屬性：定義線型，默認值為'-'，即實線。LineWidth屬性：定義線寬，默認值為0.5磅。Marker屬性：定義數(shù)據(jù)點標記符號，默認值為'none'。MarkerSize屬性：定義數(shù)據(jù)點標記符號的大小，默認值為6磅。XData、YData、ZData屬性例10-5利用曲線對象制曲線t=0:pi/100:pi/2;y1=sin(2*pi*t);y2=sqrt(3)/2*exp(-4*t).*sin(4*sqrt(3)*t+pi/3);axes('GridLineStyle',':','XLim',[0,pi/2],'YLim',[-1,1])line('XData',t,'YData',y1,'LineWidth',1)line(t,y2)gridon10.3.2曲面對象建立曲面對象使用surface函數(shù)，其調(diào)用格式為：句柄變量=surface(x,y,z,屬性名1,屬性值1,屬性名2,屬性值2,…)EdgeColor屬性FaceColor屬性

LineStyle屬性：定義線型，默認值為'-'，即實線。LineWidth屬性：定義線寬，默認值為0.5磅。Marker屬性：定義數(shù)據(jù)點標記符號，默認值為'none'。MarkerSize屬性：定義數(shù)據(jù)點標記符號的大小，默認值為6磅。XData、YData、ZData屬性例10-6利用曲面對象繪制三維曲面z=sinycosxx=0:0.1:2*pi;[x,y]=meshgrid(x);z=sin(y).*cos(x);axes('view',[-37.5,30])hs=surface(x,y,z,'FaceColor','w','EdgeColor','flat');gridonxlabel('x-axis'),ylabel('y-axis'),zlabel('z-axis')title('mesh-surf')pauseset(hs,'FaceColor','flat')10.3.3文本對象使用text函數(shù)可以根據(jù)指定位置和屬性值添加文本說明，并保存句柄。該函數(shù)的調(diào)用格式為：句柄變量=text(x,y,z,說明文字,屬性名1,屬性值1,屬性名2,屬性值2,…)Color屬性String屬性

Interpreter屬性FontSize屬性

Rotation屬性例10-7利用曲線對象繪制并利用文字對象完成標注。theta=-pi:.1:pi;y1=sin(theta);y2=cos(theta);h=line(theta,y1,'LineStyle',':','Color','g');line(theta,y2,'LineStyle','--','Color','b')xlabel('-\pi\leq\theta\leq\pi')ylabel('sin\theta')title('Plotofsin\theta')text(-pi/4,sin(-pi/4),'\leftarrowsin(-\pi\div4)','FontSize',12)set(h,'Color','r','LineWidth',2)%改變曲線1的顏色和線寬10.3.4其他核心對象1．區(qū)域塊對象patch(x,y,z,c)句柄變量=patch(屬性名1，屬性值1，屬性名2，屬性值2，…)①Faces屬性：定義各小面的頂點。②Vertices屬性：定義各頂點的坐標。③FaceColor屬性：該屬性的取值是代表某顏色的字符或RGB值，還可以是'flat'、'interp'或'none'，默認為黑色。定義小面的顏色。④EdgeColor屬性：該屬性的取值是代表某顏色的字符或RGB值，還可以是'flat'、'interp'或'none'，默認為黑色。定義小面邊緣的顏色。⑤FaceVertexCData屬性繪制一個由4個小面組成的扇面。首先通過小面頂點坐標和顏色進行創(chuàng)建，用x、y、z定義小面的頂點坐標，用c定義小面的顏色，程序1：x=[0,0,0,0;1,0.8,0.5,0;1,1,0.8,0.5];y=[0,0,0,0;0.5,0.8,1,1;0,0.5,0.8,1];z=[0.5,0.5,0.5,0.5;1.5,1.5,1.5,1.5;1.5,1.5,1.5,1.5];mc=jet(4);%定義色圖矩陣c(1,1,1:3)=mc(1,:);c(1,2,1:3)=mc(2,:);c(1,3,1:3)=mc(3,:);c(1,4,1:3)=mc(4,:);patch(x,y,z,c);axis([0,1,0,1,0,2])grid程序2：vert=[0,0,0.5;1,0,1.5;1,0.5,1.5;0.8,0.8,1.5;0.5,1,1.5;0,1,1.5];fac=[1,3,2;1,4,3;1,5,4;1,6,5];mc=jet(4);patch('Faces',fac,'Vertices',vert,'FaceVertexCData',mc,...'FaceColor','Flat')axis([0,1,0,1,0,2])grid例10-8繪制兩個相互垂直且直徑相等的圓柱體的交線。functionpline(P,w,c,s)[m,n]=size(P);ifm==2%二維曲線H1=plot(P(1,:),P(2,:));set(H1,'Linewidth',w,'Color',c,'LineStyle',s)elseifm==3%三維曲線H2=plot3(P(1,:),P(2,:),P(3,:));set(H2,'LineWidth',w,'Color',c,'LineStyle',s)elseerror('輸入?yún)?shù)P的維數(shù)不正確!')end%前視圖P0=[0;0];P1=[-5;5];P2=[-13;5];P3=[-13;-5];%水平圓柱體坐標設置P4=[13;-5];P5=[13;5];P6=[5;5];patch([P0(1),P6(1),P5(1),P4(1),P3(1),P2(1),P1(1)],...[P0(2),P6(2),P5(2),P4(2),P3(2),P2(2),P1(2)],'y')%繪制水平圓柱體axis([-15,30,-27,18]),axisequal,axisoff;

holdonP7=[5;15];P8=[-5;15];%垂直圓柱體坐標設置patch([P0(1),P6(1),P7(1),P8(1),P1(1)],...[P0(2),P6(2),P7(2),P8(2),P1(2)],'g')%繪制垂直圓柱體pline([P0,P1,P2,P3,P4,P5,P6,P0],2.5,'k','-')

%繪制水平圓柱體的外圍線pline([P6,P7,P8,P1],2.5,'k','-')%繪制垂直圓柱體的外圍線%側(cè)視圖r=5;%兩個圓柱體的半徑t=0:pi/100:2*pi;x=23+r*cos(t);y=r*sin(t);%水平圓柱體坐標設置patch(x,y,'y')%繪制水平圓柱體P11=[28;0];P12=[28;15];P13=[18;15];P14=[18;0];%垂直圓柱體坐標設置t=0:pi/100:pi;x1=23+r*cos(t);y1=r*sin(t);patch([x1,P11(1),P12(1),P13(1),P14(1)],...[y1,P11(2),P12(2),P13(2),P14(2)],'g')%繪制垂直圓柱體pline([x;y],2.5,'k','-')%繪制水平圓柱體的外圍線pline([P11,P12,P13,P14],2,'k','-')%繪制垂直圓柱體的外圍線%軸線ha=plot([-14,29],[0,0],'k-.');%繪制水平軸ha.LineWidth=1.5;ha=plot([0,0],[-6,16],'k-.');%繪制前視圖的垂直軸ha.LineWidth=1.5;ha=plot([23,23],[-6,16],'k-.');%繪制側(cè)視圖的垂直軸ha.LineWidth=1.5;%標題及標注ht=title('兩個圓柱體的交線');ht.FontSize=12;ht=text(-3,-10,'水平圓柱體：y^2+z^2=r^2');ht.FontSize=12;ht=text(-3,-15,'垂直圓柱體：x^2+y^2=r^2');ht.FontSize=12;ht=text(-3,-20,'交線的投影：z^2-x^2=0');ht.FontSize=12;holdoff2．方框?qū)ο笤贛ATLAB中，矩形、橢圓以及兩者之間的過渡圖形，如圓角矩形都稱為方框?qū)ο?。?chuàng)建方框?qū)ο蟮牡蛯雍瘮?shù)是rectangle：rectangle(屬性名1,屬性值1,屬性名2,屬性值2,…)①Position屬性②Curvature屬性：定義方框邊的曲率。該屬性指定曲率，其取值格式為[x，y]，其中x為水平曲率，y為垂直曲率。③LineStyle屬性：④LineWidth屬性。⑤EdgeColor屬性⑥FaceColor屬性例10-9在同一個圖形窗口中創(chuàng)建矩形、圓角矩形、橢圓和圓各一個，并使用了不同的線型和線寬。subplot(2,2,1)rectangle('Position',[2,3,25,15],'LineWidth',3)subplot(2,2,2)rectangle('Position',[3,5,15,8],'Curvature',0.4,'LineWidth',2)subplot(2,2,3)rectangle('Position',[5,3,10,15],'Curvature',[1,1])subplot(2,2,4)rectangle('Position',[5,3,10,10],'Curvature',[1,1],...'LineStyle','--','FaceColor','r')axisequal10.4光照和材質(zhì)處理10.4.1光照處理MATLAB提供light函數(shù)創(chuàng)建光源對象，其調(diào)用格式為：light(屬性名1,屬性值1,屬性名2,屬性值2,…)發(fā)光對象有如下3個重要屬性。（1）Color屬性：設置光的顏色，默認為白色。（2）Style屬性：設置光源對象是否在無窮遠，可取值為'infinite'（默認值）或'local'，分別表示無窮遠光和近光。（3）Position屬性MATLAB提供light函數(shù)創(chuàng)建光源對象，其調(diào)用格式為：light(屬性名1,屬性值1,屬性名2,屬性值2,…)發(fā)光對象有如下3個重要屬性。（1）Color屬性：設置光的顏色，默認為白色。（2）Style屬性：設置光源對象是否在無窮遠，可取值為'infinite'（默認值）或'local'，分別表示無窮遠光和近光。（3）Position屬性利用lighting命令可以設置光照模式，其格式為：lighting選項其中，選項有4種取值：flat、gouraud、phong、none。例10-10繪制光照處理后的球面并觀察不同光照模式下的效果。[x,y,z]=sphere(20);subplot(1,4,1)surf(x,y,z);axisequalshadinginterpholdonsubplot(1,4,2)surf(x,y,z);axisequallight('Position',[0,1,1])shadinginterp;lightingflatholdonplot3(0,1,1,'p');text(0,1,1,'light')subplot(1,4,3)surf(x,y,z);axisequallight('Position',[0,1,1])shadinginterp;lightinggouraudholdonsubplot(1,4,4)surf(x,y,z);axisequallight('Position',[0,1,1])shadinginterp;lightingphong10.4.2材質(zhì)處理1．圖形對象的反射特性（1）鏡面反射和漫反射區(qū)域塊和曲面對象的SpecularStrength屬性用來控制對象表面鏡面反射的強度，屬性值取0~1之間的數(shù)，默認取0.9。DiffuseStrength屬性用來控