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第五讲 MATLAB 高级图形绘制技术

第五讲 MATLAB 高级图形绘制技术. 5.1 其他二维图形绘制命令 5.2 其他三维图形绘制命令 5.3 句柄图形绘制技术 5.4 图形可视编辑工具 5.5 视角变换与三视图 5.6 图像文件的读写与显示 5.7 MATLAB 图形输出技术 5.8 例子与习题. 5.1 其他二维图形绘制技术. 首先介绍 ezplot 函数，下表中 f, x, y 为函数或表达式. 5.1 其他二维图形绘制技术. 例子. ezplot('cos(x)', [0, pi]). ezplot('x^3 + 2*x^2 - 3*x + 5 - y^2').

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第五讲 MATLAB 高级图形绘制技术

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Presentation Transcript

  1. 第五讲 MATLAB高级图形绘制技术 5.1 其他二维图形绘制命令 5.2 其他三维图形绘制命令 5.3 句柄图形绘制技术 5.4 图形可视编辑工具 5.5 视角变换与三视图 5.6 图像文件的读写与显示 5.7 MATLAB 图形输出技术 5.8 例子与习题

  2. 5.1 其他二维图形绘制技术 首先介绍 ezplot函数，下表中f, x, y 为函数或表达式

  3. 5.1 其他二维图形绘制技术 例子 ezplot('cos(x)', [0, pi]) ezplot('x^3 + 2*x^2 - 3*x + 5 - y^2') f = inline('cos(x)+2*sin(x)'); ezplot(f) ezplot('x^2 + y^2 - 1',[-1.25,1.25]); axis equal ezplot('sin(3*t)*cos(t)','sin(3*t)*sin(t)',[0,pi]) ezplot('t*cos(t)','t*sin(t)',[0,4*pi])

  4. 5.1 其他二维图形绘制技术 fplot函数， fplot('function',limits) fplot plots a function between specified limits. The function must be of the form y = f(x), where x is a vector whose range specifies the limits, and y is a vector the same size as x and contains the function's value at the points in x (see the first example). If the function returns more than one value for a given x, then y is a matrix whose columns contain each component of f(x) (see the second example). 例一 fplot('tanh',[-2 2]) 例二 Create an M-file, myfun, that returns a two column matrix: function Y = myfun(x) Y(:,1) = 200*sin(x(:))./x(:); Y(:,2) = x(:).^2; Plot the function with the statement: fplot('myfun',[-20 20] 例三 fplot('[tan(x),sin(x),cos(x)]',2*pi*[-1 1 -1 1])

  5. 5.2 其他三维图形绘制技术 MATLAB除了 plot3 外还提供有大量其他的三维图形绘制，可以用 help specgraph命令，与二维对应的有以下一些。

  6. 5.2 其他三维图形绘制技术 ［x, y, z］=sphere(n)球面 ［x, y, z］=cylinder(R, n)柱体 ［x, y, z］=ellipsoid(xc, yc, zc, xr, yr, zr, n)椭圆体 subplot(221),sphere(3),title('N=3') subplot(222),sphere(6),title('N=6') subplot(223),sphere(20),title('N=20') subplot(224),sphere(50),title('N=50')

  7. 5.2 其他三维图形绘制技术 ［x, y, z］=cylinder(R, n)柱体R 为柱面各个层次上的半径 R=[5 0] subplot(221),cylinder(R, 3),title('N=3') subplot(222), cylinder(R,6),title('N=6') subplot(223), cylinder(R),title('N=20') subplot(224), cylinder(R,50),title('N=50')

  8. 5.2 其他三维图形绘制技术 ［x, y, z］=ellipsoid(xc, yc, zc, xr, yr, zr, n)圆心为xc, yc, zc, 半径为 xr, yr, zr。 subplot(221), ellipsoid(0,0,0,1,2,3, 3),title('N=3') subplot(222), ellipsoid(0,0,0,1,2,3, 6),title('N=6') subplot(223), ellipsoid(0,0,0,1,2,3),title('N=20') subplot(224), ellipsoid(0,0,0,1,2,3, 50),title('N=50')

  9. 5.2 其他三维图形绘制技术 三维表面网格图： mesh(x, y, z, c) x, y 分别构成该曲面的 x 和 y 矩阵 z 为高度矩阵, c 为 颜色矩阵 一般来说， x, y 可以由函数 meshgrid函数来生成。 三维曲面还可以由函数 surf(x, y, z, c)画出，参数含义同上，区别见下例子。 隐含的部分可以由 hidden on或 hidden off来显示或隐含。 还可以用 colorbar函数在三维曲面边上显示一颜色条。

  10. 5.2 其他三维图形绘制技术 例子：画出下列函数的三维表面图形 [x,y]=meshgrid(-3:0.1:3,-2:0.1:2); z=(x.^2-2*x).*exp(-x.^2-y.^2-x.*y); mesh(x,y,z)

  11. 5.2 其他三维图形绘制技术 >> [x,y]=meshgrid(-3:0.1:3,-2:0.1:2); >> z=(x.^2-2*x).*exp(-x.^2-y.^2-x.*y); surf(x,y,z) 同时观察 colorbar, hidden on, hidden off的影响

  12. 5.2 其他三维图形绘制技术 三维表面着色 shading三种选择 faceted, flat 和 interp 光照点位置 light( ‘Position’, [x, y, z])， 对应用 surf 的另一个版本 surfl 色调方案 colormap(MAP)，其中 MAP 是一个 nX3 的矩阵，三列对应 R, G, B， 预定义的色调方案有 hot, cool, copper, pink, gray, bone, prism, flag 局部图形剪切：将要剪切的部分用数值 NaN 代替。

  13. 5.2 其他三维图形绘制技术 [x,y]=meshgrid(-3:0.1:3,-2:0.1:2); z=(x.^2-2*x).*exp(-x.^2-y.^2-x.*y); surfl(x,y,z) light('pos',[-3 2 1.5])；shading flat; 例子：

  14. 5.2 其他三维图形绘制技术 [x,y]=meshgrid(-3:0.1:3,-2:0.1:2); z=(x.^2-2*x).*exp(-x.^2-y.^2-x.*y); surfl(x,y,z) light('pos',[-3 2 1.5])；shading flat; colormap(hot); 例子：

  15. 5.2 其他三维图形绘制技术 等高线 contour(x, y, z, n)或 contour3(x, y, z, n) [x,y]=meshgrid(-3:0.1:3,-2:0.1:2); z=(x.^2-2*x).*exp(-x.^2-y.^2-x.*y); surfl(x,y,z) subplot(121); contour(x, y, z, 50), subplot(122), contour3(x, y, z, 50);

  16. 5.2 其他三维图形绘制技术 瀑布式曲面 waterfall(x, y, z ) [x,y]=meshgrid(-3:0.1:3,-2:0.1:2); z=(x.^2-2*x).*exp(-x.^2-y.^2-x.*y); waterfall(x, y, z)

  17. 5.3 句柄图形绘制技术 MATLAB中大部分绘图命令会返回一个句柄，它代表所绘制图形对象，如：坐标轴、线条、文字等，然后可以用 set, get 命令来设置或获得该图形对象的有关属性，代表了面向对象编程的思想。MATLAB中图形对象层次关系如下图所示。

  18. 5.3 句柄图形绘制技术 用下面命令格式来设置或获得有关属性值 set(H, ‘PropertyName’, PropertyValue, …) PropertyValue = get(H, ‘PropertyName’) • 如下述命令 h=figure; get(h); • MATLAB将列出当前图形窗口一系列的属性名称 • 如下述命令 h=axes; get(h); • MATLAB将列出当前坐标轴一系列的属性名称 • 如下述命令 t=0:0.1:2*pi; y=sin(t); h=plot(t,y); get(h) • MATLAB将列出当前线条一系列的属性名称 • 命令 set(h) 列出图形对象 h 的所有属性及取值

  19. 5.3 句柄图形绘制技术 常用的通用对象属性

  20. 5.3 句柄图形绘制技术 常用的坐标轴对象属性 同时，Xlabel, X…. 等属性还有对应Y轴、Z轴的同样的属性

  21. 5.3 句柄图形绘制技术 常用的文字对象属性

  22. 5.3 句柄图形绘制技术 常用的线条对象属性

  23. 5.3 句柄图形绘制技术 >> clf; t=0:0.4:2*pi; hc=plot(t, sin(t), '-pentagram'); >> ht=gtext(' This is the original text'); >> y1=get(hc, 'YData'); >> set(hc, 'MarkerSize', 20, 'LineStyle','-.','Color','k','YDaa', 2*y1); >> set(hc, 'MarkerSize', 20, 'LineStyle','-.','Color','k','YData', 2*y1); >> set(ht, 'String', 'Udated Text', 'FontSize', 20, 'Rotation', 10);

  24. 5.4 图形可视编辑技术 前面说的图形对象的属性设置或修改也可以用图形界面 GUI 的形式来方便地进行。可以从图形窗口的 EDIT 菜单下或用命令 protedit来激活图形可视编辑窗口。

  25. 5.4 图形可视编辑技术

  26. 5.5 视角变换与三视图 三维图形绘制中的视角定义

  27. 5.5 视角变换与三视图 MATLAB提供了一个函数 view 来改变 和 的值， 设置视角数据 view(az, el) ， view([az, el])， view(T) 获得视角数据［az, el］= view, ［az, el］=view(3), T=view [x,y]=meshgrid(-3:0.1:3,-2:0.1:2); z=(x.^2-2*x).*exp(-x.^2-y.^2-x.*y); subplot(121),surf(x,y,z);[a,b]=view; subplot(122),surf(x,y,z);view(-a,b);

  28. 根据视角的不同，MATLAB 可以画出类似于机械制图中常用的三视图。 5.5 视角变换与三视图 [x,y]=meshgrid(-3:0.1:3,-2:0.1:2); z=(x.^2-2*x).*exp(-x.^2-y.^2-x.*y); subplot(221),surf(x,y,z),shading flat, axis([-3 3 -2 2 -0.7 1.5]);view(0,90),title('view(0,90)') subplot(222),mesh(x,y,z),axis([-3 3 -2 2 -0.7 1.5]);view(90,0),title('view(90,0)') subplot(223),mesh(x,y,z),axis([-3 3 -2 2 -0.7 1.5]);view(0,0),title('view(0,0)') subplot(224),mesh(x,y,z),axis([-3 3 -2 2 -0.7 1.5]);title('normal viewpoint')

  29. 用 surf 将得到更光滑的图形。 5.5 视角变换与三视图 [x,y]=meshgrid(-3:0.1:3,-2:0.1:2); z=(x.^2-2*x).*exp(-x.^2-y.^2-x.*y); subplot(221),surf(x,y,z),shading interp, axis([-3 3 -2 2 -0.7 1.5]);view(0,90),title('view(0,90)') subplot(222),surf(x,y,z),shading interp,axis([-3 3 -2 2 -0.7 1.5]);view(90,0),title('view(90,0)') subplot(223),surf(x,y,z), shading interp,axis([-3 3 -2 2 -0.7 1.5]);view(0,0),title('view(0,0)') subplot(224),surf(x,y,z), shading interp,axis([-3 3 -2 2 -0.7 1.5]);title('normal viewpoint')

  30. 5.6 图像文件的读写与显示 MATLAB 提供了一组图像读写和显示功能的函数 除了上述几个基本函数外，MATLAB 还提供了一个图像处理工具箱，包含了大量的图像处理函数 支持的图像格式有：bmp, jpg, hdf, pcx, png, tiff, xwd 等

  31. 5.6 图像文件的读写与显示 MATLAB 提供了一组图像读写和显示功能的函数 >> img=imread('greens.jpg'); >> whos Name Size Bytes Class img 300x500x3 450000 uint8 array Grand total is 450000 elements using 450000 bytes >> imwrite(img, 'test.bmp','bmp'); >> image(img)

  32. 5.7 MATLAB图形输出技术 选择图形窗口的 Edit 下的 Copy 命令可以把图形图像赋制导系统的剪切板中，也可以用 print -device -options filename命令格式输出到指定的设备文件上。-device 选项意义如下表。 • 打印机直接输出 -dwin单色打印机，-dwinc彩色打印机 • 页面描述语言格式 -dps单色PostScript格式，-dpsc彩色PostScript格式; -deps单色 EPS 文件，-depsc彩色 EPS文件。 • 其他常用图形文件格式 -dhpg1（HP绘图仪）、-djpeg（JPEG文件格式）、-dtiff（TIFF文件格式）。 • 复制到剪切板 -dmeta以图元文件格式， -dbitmap位图格式。 >> print -deps aaa

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