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MATLAB程序設計基礎教學課件 作者 課件2011第4講matlab 繪圖.ppt

'MATLAB程序設計基礎教學課件 作者 課件2011第4講matlab 繪圖.ppt'
第四講 MATLAB 繪圖基礎李忠新 張登峰2011.7matlab語言的繪圖功能——matlab語言豐富的圖形表現方法,使得數學計算結果可以方便地、多樣性地實現了可視化,這是其它語言所不能比擬的。不僅能繪制幾乎所有的標準圖形,而且其表現形式也是豐富多樣的。 matlab語言不僅具有高層繪圖能力,而且還具有底層繪圖能力—句柄繪圖方法。 在面向對象的圖形設計基礎上,使得用戶可以用來開發各專業的專用圖形。Content二維繪圖Plot函數 Fill函數 特殊二維繪圖函數三維繪圖繪制三維線圖 繪制等高線圖 繪制三維網線圖 繪制三維曲面圖、柱面圖和球面圖 繪制三維多面體并填充顏色圖形修飾偽彩色圖動畫效果小結4.1 二維繪圖4.1.1 plot —最基本的二維圖形指令plot的功能: plot命令自動打開一個圖形窗口Figure 用直線連接相鄰兩數據點來繪制圖形根據圖形坐標大小自動縮擴坐標軸,將數據標尺及單位標注自動加到兩個坐標軸上,可自定坐標軸,可把x, y 軸用對數坐標表示如果已經存在一個圖形窗口,plot命令則清除當前圖形,繪制新圖形可單窗口單曲線繪圖;可單窗口多曲線繪圖;可單窗口多曲線分圖繪圖;可多窗口繪圖可任意設定曲線顏色和線型可給圖形加坐標網線和圖形加注功能4.1.1 二維圖形指令plot(續)4.1.1 二維圖形指令plot(續)plot的調用格式 plot(x) —— 缺省自變量繪圖格式,x為向量, 以x元素值為縱坐標,以相應元素下標為橫坐標繪圖 plot(x,y) —— 基本格式,以y(x)的函數關系作出直角坐標圖,如果y為n×m的矩陣,則以x 為自變量,作出m條曲線plot(x1,y1,x2,y2) —— 多條曲線繪圖格式 plot(x,y,’s’) —— 開關格式,開關量字符串s設定曲線顏色和繪圖方式。 或plot(x1,y1,’s1’,x2,y2,’s2’,…)‘s’的標準設定值如下: 字母 顏色 標點 線型 y 黃色 · 點線 m 粉紅 ○ 圈線 c 亮藍 × ×線 r 大紅 + +字線 g 綠色 - 實線 b 藍色 ? 星形線 w 白色 : 虛線 k 黑色 -· (--) 點劃線Matlab 6.1中的線型符號:[ + | o | * | . | x | square | diamond | v | ^ | > | < | pentagram | hexagram ]Note: square 正方形 diamond 菱形 pentagram 五角星 hexagram 六角星4.1.1 二維圖形指令plot(續)4.1.1 二維圖形指令plot(續)1. 單窗口單曲線繪圖例1:x=[0, 0.48,0.84,1,0.91,0.6,0.14] [ x1, x2, x3, x4, x5, x6, x7,]plot (x)4.1.1 二維圖形指令plot(續)2. 單窗口多曲線繪圖例2:t=0:pi/100:2*pi;y=sin(t);y1=sin(t+0.25);y2=sin(t+0.5);plot(t, y, t, y1, t, y2)yy1y2例 3:y=sin(t);y1=sin(t+0.25);y2=sin(t+0.5); y3=cos(t);y4=cos(t+0.25);y5=cos(t+0.5); plot(t,[y',y1',y2',y3',y4',y5'])y3=cos(t);y4=cos(t+0.25);y5=cos(t+0.5);plot(t,y3);hold on; plot(t,y4); plot(t,y5);x=peaks;plot(x) % peaks is a sample function of two variables. produces a 49-by-49 matrix.t=1:length(peaks);y=peaks;plot(t,y)4.1.1 二維圖形指令plot(續)3. 單窗口多曲線分圖繪圖subplot —— 子圖分割命令調用格式: subplot(m,n,p) —— 按從左至右, 從上至下排列 行列繪圖序號subplot(1,3,1); plot(t,y) % assume y, y2, y3 are sine or cosine functions. subplot(1,3,2); plot(t,y3) subplot(1,3,3); plot(t,y2)subplot(3,1,1); plot(t,y) subplot(3,1,2); plot(t,y3) subplot(3,1,3); plot(t,y2) subplot('position',[left bottom width height])creates an axes at the position specified by a four-element vector. left, bottom, width, and height are in normalized coordinates in the range from 0.0 to 1.0.4.1.1 二維圖形指令plot(續)4. 多窗口繪圖 figure(n) —— 創建窗口函數,n為窗 口順序號。t=0:pi/100:2*pi;y=sin(t);y1=sin(t+0.25);y2=sin(t+0.5);plot(t,y) —— 自動出現第一個窗口figure(2)plot(t,y1) —— 在第二窗口繪圖figure(3)plot(t,y2) ——在第三窗口繪圖5.可任意設置顏色與線型例 4(例2):plot(t,y,'r-',t,y1,'g:',t,y2,'b*')4.1.1 二維圖形指令plot(續)6.圖形加注功能將標題、坐標軸標記、網格線及文字注釋加注到圖形上,這些函數為: title —— 給圖形加標題 xlable —— 給x軸加標注 ylable —— 給。省略部分。消隱—— 用于網線圖 hidden on/off裁剪修飾 ——用于網線圖、曲面圖視角修飾 —— 觀察不同角度的三維視圖view(az,el) az ----方位角;el ---- 俯視角其它修飾: a. 水線修飾 b. 等高線修飾以下舉例說明。透視與消隱p=peaks(30);mesh(p);hidden onp=peaks(30);mesh(p);hidden off裁減修飾p=peaks;p(30:40,20:30)=nan*p(30:40,20:30);surf(p)p=peaks; p(30:40,20:30)=nan*p(30:40,20:30);mesh(peaks,p)視角修飾(函數view(az,el)) az ----方位角;el ---- 俯視角 省缺值為:az=-37.5; el=30例。觀察不同視角的波峰圖形z=peaks(40);subplot(2,2,1);mesh(z);subplot(2,2,2);mesh(z);view(-15,60);subplot(2,2,3);mesh(z);view(-90,0);subplot(2,2,4);mesh(z);view(-7,-10);其它修飾: a. 水線修飾(waterfall) waterfall(peaks(30))b. 等高線修飾二維contour(Z,n)--------繪制n條等高線C= contourc(Z,n)------計算n條等高線的坐標Clable(c)------給等高線加標注例、在二維平面上繪制peaks函數的10條等高線contour(peaks,10);C=contourc(peaks,10);clabel(C)contour3(peaks,20)4.4 偽彩色圖pcolor —— 常用于以二維平面圖表現三維圖形的效果,用顏色表示三維圖形的高度。z=peaks(30)pcolor(z)4.5 動畫效果初步MATLAB中,有2種途徑創建動畫:首先保存一系列圖形,再按照一定順序像電影一樣播放。該方式稱為電影動畫。在圖形窗口利用有關函數或特定算法連續擦除和重繪圖形對象。該方式稱為程序動畫。這里介紹第一種。動畫生成的步驟創建幀矩陣 ————— moviein對動畫中的每一幀生成圖形,并把它們放到幀矩陣中 ———— getframe從幀矩陣中回放動畫例1:播放一個不斷變化的眼球Codes(電影動畫):m=moviein(20);%建立20個列向量組成的矩陣for j=1:20 plot(fft(eye(j+10)));%繪制出每一副眼球圖并%保存在m矩陣 m(:,j)=getframe;endmovie(m,10);%以每秒10幅的速度播放例2:彗星狀軌跡圖的二維動畫Codes(程序動畫):shg;n=10;t=n*pi*(0:0.00001:1); % 0.00001 may %change the speed.x=sin(t);y=cos(t);plot(x,y,'g');axis square;hold oncomet(x,y,0.0001); %畫彗星運動軌線hold off4.5.1 圖像處理與動畫制作1. 圖像處理1).imread和imwrite函數imread和imwrite函數分別用于將圖像文件讀入MATLAB工作空間,以及將圖像數據和色圖數據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。2).image和imagesc函數 這兩個函數用于圖像顯示。為了保證圖像的顯示效果,一般還應使用colormap函數設置圖像色圖。例5-26 有一圖像文件flower.jpg,在圖形窗口顯示該圖像。程序如下:[x,cmap]=imread('flower.jpg'); %讀取圖像的數據陣和色圖陣image(x); colormap(cmap);axis image off %保持寬高比并取消坐標軸 2. 動畫制作MATLAB提供getframe、moviein和movie函數進行動畫制作。1).getframe函數getframe函數可截取一幅畫面信息(稱為動畫中的一幀),一幅畫面信息形成一個很大的列向量。顯然,保存n幅圖面就需一個大矩陣。2).moviein函數moviein(n)函數用來建立一個足夠大的n列矩陣。該矩陣用來保存n幅畫面的數據,以備播放。之所以要事先建立一個大矩陣,是為了提高程序運行速度。3).movie函數movie(m,n)函數播放由矩陣m所定義的畫面n次,缺省時播放一次。4.5.2 例子例: 繪制了peaks函數曲面并且將它繞z軸旋轉。程序如下[X,Y,Z]=peaks(30); surf(X,Y,Z)axis([-3,3,-3,3,-10,10])axis off;shading interp;colormap(hot);m=moviein(20); %建立一個20列大矩陣for i=1:20view(-37.5+24*(i-1),30) %改變視點m(:,i)=getframe; %將圖形保存到m矩陣end movie(m,2); %播放畫面2次小結:基本繪圖函數 plot, plot3, mesh, surf要求掌握以上繪圖函數的用法、簡單圖形標注、簡單顏色設定應用舉例畫出一花瓣狀圖形theta = -pi:0.01:pi; rho(1,:) = 2*sin(5*theta).^2;rho(2,:) = cos(10*theta).^3;rho(3,:) = sin(theta).^2;rho(4,:) = 5*cos(3.5*theta).^3;for i = 1:4 % 極坐標圖形輸出函數 polar(theta,rho(i,:)) pauseend應用舉例clear;t=1:9;d1=[12.51 13.54 15.60 15.92 20.64 24.53 30.24 30.00 36.34];d2=[2.87 20.54 32.21 40.50 48.31 64.51 72.32 85.98 89.77];d3=[10.11 8.14 14.17 20.14 40.50 39.45 60.11 62.13 20.90];plot(t,d1,'r.-',t,d2,'gx:',t,d3,'m*-.');title('穩定性變化規律');xlabel('時間');ylabel('穩定性');axis([0 10 0 100]);text(6.5,25.5,'\leftarrow樣品a');text(3,43.8,'樣品b\rightarrow');text(4.8,30.5,'\leftarrow樣品c');THE ENDENJOY YOUR LIFE!
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