第4章MATLAB绘图ppt课件

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1、第第4 4章章 MATLABMATLAB绘图绘图MATLABMATLAB语言丰富的图形表现方语言丰富的图形表现方法，使得数学计算结果可以方便地、法，使得数学计算结果可以方便地、多样性地实现了可视化，这是其他多样性地实现了可视化，这是其他语言所不能比拟的。语言所不能比拟的。MatlabMatlab语言的绘图功能语言的绘图功能 不仅能绘制几乎所有的标准图形，而不仅能绘制几乎所有的标准图形，而且其表现形式也是丰富多样的。且其表现形式也是丰富多样的。MatlabMatlab语言不仅具有高层绘图能力，语言不仅具有高层绘图能力，而且还具有底层绘图能力而且还具有底层绘图能力句柄绘句柄绘图方法。图方法。在面向

2、对象的图形设计基础上，使得在面向对象的图形设计基础上，使得用户可以用来开发各专业的专用图形。用户可以用来开发各专业的专用图形。4.1 4.1 二维数据曲线图二维数据曲线图4.2 4.2 其他二维图形其他二维图形4.3 4.3 隐函数绘图隐函数绘图4.4 4.4 三维图形三维图形4.5 4.5 图形修饰处理图形修饰处理4.6 4.6 图像处理与动画制作图像处理与动画制作4.1 4.1 二维数据曲线图二维数据曲线图4.1.1 4.1.1 绘制单根二维曲线绘制单根二维曲线plot函数的基本调用格式为：函数的基本调用格式为：plot(x,y)其中其中x x和和y y为长度相同的向量，分别用为长度相同的

3、向量，分别用于存储于存储x x坐标和坐标和y y坐标数据。坐标数据。PlotPlot命令自动打开一个图形窗口命令自动打开一个图形窗口figurefigure。用直线连接相邻两数据点来绘制图形。用直线连接相邻两数据点来绘制图形。根据图形坐标大小自动缩扩坐标轴，将数据标根据图形坐标大小自动缩扩坐标轴，将数据标尺及单位自动加到两个坐标轴上，可自定义坐尺及单位自动加到两个坐标轴上，可自定义坐标轴，可把标轴，可把x x、y y轴用对数坐标表示。轴用对数坐标表示。如果已经存在一个图形窗口，如果已经存在一个图形窗口，plotplot命令则清除命令则清除当前图形，绘制新图形。当前图形，绘制新图形。可单窗口单曲

4、线绘图，可单窗口多曲线绘图，可单窗口单曲线绘图，可单窗口多曲线绘图，可多窗口绘图。可多窗口绘图。可任意设定曲线颜色和线型。可任意设定曲线颜色和线型。可给图形加坐标网线和图形加注功能。可给图形加坐标网线和图形加注功能。例例4-1 在在0 x2 区间内，绘制曲线区间内，绘制曲线 y=2e-0.5xcos(4x)程序如下：程序如下：x=0:pi/100:2*pi;y=2*exp(-0.5*x).*cos(4*pi*x);plot(x,y)例例4-2 绘制曲线。绘制曲线。程序如下：程序如下：t=0:0.1:2*pi;x=t.*sin(3*t);y=t.*sin(t).*sin(t);plot(x,y)

5、;plot函数最简单的调用格式是只包含一函数最简单的调用格式是只包含一个输入参数：个输入参数：plot(x)在这种情况下，当在这种情况下，当x x是实向量时，以该向是实向量时，以该向量元素的下标为横坐标，元素值为纵量元素的下标为横坐标，元素值为纵坐标，画出一条连续曲线，这实际上坐标，画出一条连续曲线，这实际上是绘制折线图。是绘制折线图。X=2:2:20;plot(X);4.1.2 绘制多根二维曲线绘制多根二维曲线1plot函数的输入参数是矩阵形式函数的输入参数是矩阵形式 (1)当当x是向量，是向量，y是有一维与是有一维与x同维的矩同维的矩阵时，则绘制出多根不同颜色的曲线。阵时，则绘制出多根不同

6、颜色的曲线。曲线条数等于曲线条数等于y矩阵矩阵的另一维数，的另一维数，x x被被作为这些曲线共同的横坐标。作为这些曲线共同的横坐标。(2)当当x,y是同维矩阵时，则以是同维矩阵时，则以x,y对应对应列列元素为横、纵坐标分别绘制曲线，曲元素为横、纵坐标分别绘制曲线，曲线条数等于矩阵的列数。线条数等于矩阵的列数。(3)对只包含一个输入参数的对只包含一个输入参数的plot函数，函数，当输入参数是实矩阵时，则按列绘制当输入参数是实矩阵时，则按列绘制每列元素值相对其下标的曲线，曲线每列元素值相对其下标的曲线，曲线条数等于输入参数矩阵的列数。条数等于输入参数矩阵的列数。当输入参数是复数矩阵时，则按列分别当

7、输入参数是复数矩阵时，则按列分别以元素实部和虚部为横、纵坐标绘制以元素实部和虚部为横、纵坐标绘制多条曲线。多条曲线。2含多个输入参数的含多个输入参数的plot函数函数调用格式为：调用格式为：plot(x1,y1,x2,y2,xn,yn)(1)当输入参数都为向量时，当输入参数都为向量时，x1和和y1，x2和和y2，xn和和yn分别组成一组向量分别组成一组向量对，每一组向量对的长度可以不同。对，每一组向量对的长度可以不同。每一向量对可以绘制出一条曲线，这每一向量对可以绘制出一条曲线，这样可以在同一坐标内绘制出多条曲线。样可以在同一坐标内绘制出多条曲线。(2)当输入参数有矩阵形式时，配对的当输入参数

8、有矩阵形式时，配对的x,y按对应列元素为横、纵坐标分别绘按对应列元素为横、纵坐标分别绘制曲线，曲线条数等于矩阵的列数。制曲线，曲线条数等于矩阵的列数。例例4-3 分析下列程序绘制的曲线。分析下列程序绘制的曲线。x1=linspace(0,2*pi,100);x2=linspace(0,3*pi,100);x3=linspace(0,4*pi,100);y1=sin(x1);y2=1+sin(x2);y3=2+sin(x3);x=x1;x2;x3;y=y1;y2;y3;plot(x,y,x1,y1-1)3具有两个纵坐标标度的图形具有两个纵坐标标度的图形在在MATLAB中，如果需要绘制出具有不同纵

9、中，如果需要绘制出具有不同纵坐标标度的两个图形，可以使用坐标标度的两个图形，可以使用plotyy绘图绘图函数。调用格式为：函数。调用格式为：plotyy(x1,y1,x2,y2)其中其中x1,y1对应一条曲线，对应一条曲线，x2,y2对应另一条曲对应另一条曲线。横坐标的标度相同，纵坐标有两个，线。横坐标的标度相同，纵坐标有两个，左纵坐标用于左纵坐标用于x1,y1数据对，右纵坐标用于数据对，右纵坐标用于x2,y2数据对。数据对。例例4-4 用不同标度在同一坐标内绘制曲线用不同标度在同一坐标内绘制曲线y1=0.2e-0.5xcos(4x)和和y2=2e-0.5xcos(x)。程序如下：程序如下：x

10、=0:pi/100:2*pi;y1=0.2*exp(-0.5*x).*cos(4*pi*x);y2=2*exp(-0.5*x).*cos(pi*x);plotyy(x,y1,x,y2);4图形保持图形保持hold on/off命令控制是保持原有图形还命令控制是保持原有图形还是刷新原有图形，不带参数的是刷新原有图形，不带参数的hold命命令在两种状态之间进行切换。令在两种状态之间进行切换。例例4-5 采用图形保持，在同一坐标内绘制曲采用图形保持，在同一坐标内绘制曲线线y1=0.2e-0.5xcos(4x)和和y2=2e-0.5xcos(x)。程序如下：程序如下：x=0:pi/100:2*pi;y

11、1=0.2*exp(-0.5*x).*cos(4*pi*x);plot(x,y1)hold on y2=2*exp(-0.5*x).*cos(pi*x);plot(x,y2);hold off4.1.3 设置曲线样式设置曲线样式MATLAB提供了一些绘图选项，用于确定所提供了一些绘图选项，用于确定所绘曲线的线型、颜色和数据点标记符号，绘曲线的线型、颜色和数据点标记符号，它们可以组合使用。例如，它们可以组合使用。例如，“b-.”表示蓝色表示蓝色点划线，点划线，“y:d”表示黄色虚线并用菱形符表示黄色虚线并用菱形符标记数据点。当选项省略时，标记数据点。当选项省略时，MATLAB规规定，线型一律用实

12、线，颜色将根据曲线的定，线型一律用实线，颜色将根据曲线的先后顺序依次。先后顺序依次。要设置曲线样式可以在要设置曲线样式可以在plot函数中加绘图选项，函数中加绘图选项，其调用格式为：其调用格式为：plot(x1,y1,选项选项1,x2,y2,选项选项2,xn,yn,选项选项n)例例4-6 在同一坐标内，分别用不同线型和颜色在同一坐标内，分别用不同线型和颜色绘制曲线绘制曲线y1=0.2e-0.5xcos(4x)和和y2=2e-0.5xcos(x)，标记两曲线交叉点。，标记两曲线交叉点。程序如下：程序如下：x=linspace(0,2*pi,1000);y1=0.2*exp(-0.5*x).*co

13、s(4*pi*x);y2=2*exp(-0.5*x).*cos(pi*x);k=find(abs(y1-y2)1e-2);%查找查找y1与与y2相相等点等点(近似相等近似相等)的下标的下标x1=x(k);%取取y1与与y2相等点的相等点的x坐标坐标y3=0.2*exp(-0.5*x1).*cos(4*pi*x1);%求求y1与与y2值相等点的值相等点的y坐标坐标plot(x,y1,x,y2,k:,x1,y3,bp);4.1.4 图形标注与坐标控制图形标注与坐标控制1图形标注图形标注有关图形标注函数的调用格式为：有关图形标注函数的调用格式为：title(图形名称图形名称)xlabel(x轴说明轴

14、说明)ylabel(y轴说明轴说明)text(x,y,图形说明图形说明)legend(图例图例1,图例图例2,)函数中的说明文字，除使用标准的函数中的说明文字，除使用标准的ASCII字符外，还可使用字符外，还可使用LaTeX格式的格式的控制字符，这样就可以在图形上添加控制字符，这样就可以在图形上添加希腊字母、数学符号及公式等内容。希腊字母、数学符号及公式等内容。例如，例如，text(0.3,0.5,sin(omegat+beta)将将得到标注效果得到标注效果sin(t+)。例例4-7 在在0 x2 区间内，绘制曲线区间内，绘制曲线y1=2e-0.5x和和y2=cos(4x)，并给图形添加图形标

15、注。，并给图形添加图形标注。程序如下：程序如下：x=0:pi/100:2*pi;y1=2*exp(-0.5*x);y2=cos(4*pi*x);plot(x,y1,x,y2)title(x from 0 to 2pi);%加图形标题加图形标题xlabel(Variable X);%加加X轴说明轴说明ylabel(Variable Y);%加加Y轴说明轴说明text(0.8,1.5,曲线曲线y1=2e-0.5x);%在指定位置在指定位置添加图形说明添加图形说明text(2.5,1.1,曲线曲线y2=cos(4pix);legend(y1,y2)%加图例加图例2坐标控制坐标控制axis函数的调用格

16、式为：函数的调用格式为：axis(xmin xmax ymin ymax zmin zmax)axis函数功能丰富，常用的格式还有：函数功能丰富，常用的格式还有：axis equal：纵、横坐标轴采用等长刻度。：纵、横坐标轴采用等长刻度。axis square：产生正方形坐标系：产生正方形坐标系(缺省为矩形缺省为矩形)。axis auto：使用缺省设置。：使用缺省设置。axis off：取消坐标轴。：取消坐标轴。axis on：显示坐标轴。：显示坐标轴。给坐标加网格线用给坐标加网格线用grid命令来控制。命令来控制。grid on/off命令控制是画还是不画网格命令控制是画还是不画网格线，不带

17、参数的线，不带参数的grid命令在两种状态之命令在两种状态之间进行切换。间进行切换。给坐标加边框用给坐标加边框用box命令来控制。命令来控制。box on/off命令控制是加还是不加边框线，命令控制是加还是不加边框线，不带参数的不带参数的box命令在两种状态之间进命令在两种状态之间进行切换。行切换。例例4-8 在同一坐标中，可以绘制在同一坐标中，可以绘制3个同心个同心圆，并加坐标控制。圆，并加坐标控制。程序如下：程序如下：t=0:0.01:2*pi;x=exp(i*t);y=x;2*x;3*x;plot(y)grid on;%加网格线加网格线box on;%加坐标边框加坐标边框axis equ

18、al%坐标轴采用等刻度坐标轴采用等刻度4.1.5 图形的可视化编辑图形的可视化编辑MATLAB 6.5版本在图形窗口中提供了可视版本在图形窗口中提供了可视化的图形编辑工具，利用图形窗口菜单栏化的图形编辑工具，利用图形窗口菜单栏或工具栏中的有关命令可以完成对窗口中或工具栏中的有关命令可以完成对窗口中各种图形对象的编辑处理。各种图形对象的编辑处理。在图形窗口上有一个菜单栏和工具栏。菜单在图形窗口上有一个菜单栏和工具栏。菜单栏包含栏包含File、Edit、View、Insert、Tools、Window和和Help共共7个菜单项，工具栏包含个菜单项，工具栏包含11个命令按钮。个命令按钮。4.1.6

19、对函数自适应采样的绘图函数对函数自适应采样的绘图函数fplot函数的调用格式为：函数的调用格式为：fplot(fname,lims,tol,选项选项)其中其中fname为函数名，以字符串形式出为函数名，以字符串形式出现，现，lims为为x,y的取值范围，的取值范围，tol为相对为相对允许误差，其系统默认值为允许误差，其系统默认值为2e-3。选项。选项定义与定义与plot函数相同。函数相同。例例4-9 用用fplot函数绘制函数绘制f(x)=cos(tan(x)的曲线。的曲线。命令如下：命令如下：fplot(cos(tan(pi*x),0,1,1e-4)4.1.7 图形窗口的分割图形窗口的分割s

20、ubplot函数的调用格式为：函数的调用格式为：subplot(m,n,p)该函数将当前图形窗口分成该函数将当前图形窗口分成mn个绘图个绘图区，即每行区，即每行n个，共个，共m行，区号按行优行，区号按行优先编号，且选定第先编号，且选定第p个区为当前活动区。个区为当前活动区。在每一个绘图区允许以不同的坐标系在每一个绘图区允许以不同的坐标系单独绘制图形。单独绘制图形。例例4-10 在图形窗口中，以子图形式同时在图形窗口中，以子图形式同时绘制多根曲线。绘制多根曲线。x=0:0.01:2*pi;y1=sin(x);y2=cos(x);y3=tan(x);y4=exp(x);subplot(2,2,1)

21、;plot(x,y1);subplot(2,2,2);plot(x,y2);subplot(2,2,3);plot(x,y3);subplot(2,2,4);plot(x,y4);4.2 其他二维图形其他二维图形4.2.1 其他坐标系下的二维数据曲线图其他坐标系下的二维数据曲线图1对数坐标图形对数坐标图形MATLAB提供了绘制对数和半对数坐标曲线提供了绘制对数和半对数坐标曲线的函数，调用格式为：的函数，调用格式为：semilogx(x1,y1,选项选项1,x2,y2,选项选项2,)semilogy(x1,y1,选项选项1,x2,y2,选项选项2,)loglog(x1,y1,选项选项1,x2,y

22、2,选项选项2,)例例4-11 绘制绘制y=10 x2的对数坐标图并与直角线的对数坐标图并与直角线性坐标图进行比较。性坐标图进行比较。x=0:0.01:2*pi;y=sin(x);subplot(2,2,1);plot(x,y);subplot(2,2,2);semilogx(x,y);subplot(2,2,3);semilogy(x,y);subplot(2,2,4);loglog(x,y);x=0:0.01:100;y=10*x.2;subplot(1,2,1);plot(x,y);subplot(1,2,2);loglog(x,y);2极坐标图极坐标图polar函数用来绘制极坐标图，其

23、调用格式为：函数用来绘制极坐标图，其调用格式为：polar(theta,rho,选项选项)其中其中theta为极坐标极角，为极坐标极角，rho为极坐标矢径，为极坐标矢径，选项的内容与选项的内容与plot函数相似。函数相似。例例4-12 绘制绘制r=sin(t)cos(t)的极坐标图，并标的极坐标图，并标记数据点。记数据点。程序如下：程序如下：t=0:pi/50:2*pi;r=sin(t).*cos(t);polar(t,r,-*);4.2.2 二维统计分析图二维统计分析图在在MATLAB中，二维统计分析图形很多，常中，二维统计分析图形很多，常见的有条形图、阶梯图、杆图和填充图等，见的有条形图、

24、阶梯图、杆图和填充图等，所采用的函数分别是：所采用的函数分别是：bar(x,y,选项选项)stairs(x,y,选项选项)stem(x,y,选项选项)fill(x1,y1,选项选项1,x2,y2,选项选项2,)例例4-13 分别以条形图、阶梯图、杆图和填充分别以条形图、阶梯图、杆图和填充图形式绘制曲线图形式绘制曲线y=2sin(x)。程序如下：程序如下：x=0:pi/10:2*pi;y=2*sin(x);subplot(2,2,1);bar(x,y,g);title(bar(x,y,g);axis(0,7,-2,2);subplot(2,2,2);stairs(x,y,b);title(sta

25、irs(x,y,b);axis(0,7,-2,2);subplot(2,2,3);stem(x,y,k);title(stem(x,y,k);axis(0,7,-2,2);subplot(2,2,4);fill(x,y,y);title(fill(x,y,y);axis(0,7,-2,2);MATLAB提供的统计分析绘图函数还有很多，提供的统计分析绘图函数还有很多，例如，用来表示各元素占总和的百分比的例如，用来表示各元素占总和的百分比的饼图、复数的相量图等等。饼图、复数的相量图等等。例例4-14 绘制图形：绘制图形：(1)某企业全年各季度的产值某企业全年各季度的产值(单位：万元单位：万元)分分

26、别为：别为：2347,1827,2043,3025，试用饼图作统，试用饼图作统计分析。计分析。(2)绘制复数的相量图：绘制复数的相量图：7+2.9i、2-3i和和-1.5-6i。程序如下：程序如下：subplot(1,2,1);pie(2347,1827,2043,3025);title(饼图饼图);legend(一季度一季度,二季度二季度,三季度三季度,四季度四季度);subplot(1,2,2);compass(7+2.9i,2-3i,-1.5-6i);title(相量图相量图);还有很多绘图函数，如：rose:绘制统计扇形图 comet：绘制彗星曲线 area：绘制区域图 向量场图、离散

27、点图等等4.3 隐函数绘图隐函数绘图MATLAB提供了一个提供了一个ezplot函数绘制隐函数图函数绘制隐函数图形，下面介绍其用法。形，下面介绍其用法。(1)对于函数对于函数f=f(x)，ezplot函数的调用格式为：函数的调用格式为：ezplot(f)：在默认区间：在默认区间-2x2绘制绘制f=f(x)的图的图形。形。ezplot(f,a,b)：在区间：在区间axb绘制绘制f=f(x)的图形。的图形。(2)对于隐函数对于隐函数f=f(x,y)，ezplot函数的调用格函数的调用格式为：式为：ezplot(f)：在默认区间：在默认区间-2x2和和-2y2绘绘制制f(x,y)=0的图形。的图形。

28、ezplot(f,xmin,xmax,ymin,ymax)：在区间：在区间xminxxmax和和yminyymax绘制绘制f(x,y)=0的图形。的图形。ezplot(f,a,b)：在区间：在区间axb和和ay b绘制绘制f(x,y)=0的图形。的图形。(3)对于参数方程对于参数方程x=x(t)和和y=y(t)，ezplot函函数的调用格式为：数的调用格式为：ezplot(x,y)：在默认区间：在默认区间0t2绘制绘制x=x(t)和和y=y(t)的图形。的图形。ezplot(x,y,tmin,tmax)：在区间：在区间tmin t tmax绘制绘制x=x(t)和和y=y(t)的图形。的图形。即

29、绘制以即绘制以x为横坐标，为横坐标，y为纵坐标的图形。为纵坐标的图形。例例4-15 隐函数绘图应用举例。隐函数绘图应用举例。程序如下：程序如下：subplot(2,2,1);ezplot(x2+y2-9);axis equalsubplot(2,2,2);ezplot(x3+y3-5*x*y+1/5)subplot(2,2,3);ezplot(cos(tan(pi*x),0,1)subplot(2,2,4);ezplot(8*cos(t),4*sqrt(2)*sin(t),0,2*pi)4.4 三维图形三维图形4.4.1 三维曲线三维曲线plot3函数与函数与plot函数用法十分相似，其调用函

30、数用法十分相似，其调用格式为：格式为：plot3(x1,y1,z1,选项选项1,x2,y2,z2,选项选项2,xn,yn,zn,选项选项n)其中每一组其中每一组x,y,z组成一组曲线的坐标参数，组成一组曲线的坐标参数，选项的定义和选项的定义和plot函数相同。当函数相同。当x,y,z是同维是同维向量时，则向量时，则x,y,z 对应元素构成一条三维曲对应元素构成一条三维曲线。当线。当x,y,z是同维矩阵时，则以是同维矩阵时，则以x,y,z对应列对应列元素绘制三维曲线，曲线条数等于矩阵列元素绘制三维曲线，曲线条数等于矩阵列数。数。例例4-16 绘制三维曲线。绘制三维曲线。程序如下：程序如下：t=0

31、:pi/100:20*pi;x=sin(t);y=cos(t);z=t.*sin(t).*cos(t);plot3(x,y,z);title(Line in 3-D Space);xlabel(X);ylabel(Y);zlabel(Z);grid on;4.4.2 三维曲面三维曲面1产生三维数据产生三维数据在在MATLAB中，利用中，利用meshgrid函数产生平面函数产生平面区域内的网格坐标矩阵。其格式为：区域内的网格坐标矩阵。其格式为：x=a:d1:b;y=c:d2:d;X,Y=meshgrid(x,y);语句执行后，矩阵语句执行后，矩阵X的每一行都是向量的每一行都是向量x，行，行数等于

32、向量数等于向量y的元素的个数，矩阵的元素的个数，矩阵Y的每一的每一列都是向量列都是向量y，列数等于向量，列数等于向量x的元素的个的元素的个数。数。2绘制三维曲面的函数绘制三维曲面的函数surf函数和函数和mesh函数的调用格式为：函数的调用格式为：mesh(x,y,z,c)surf(x,y,z,c)一般情况下，一般情况下，x,y,z是维数相同的矩阵。是维数相同的矩阵。x,y是是网格坐标矩阵，网格坐标矩阵，z是网格点上的高度矩阵，是网格点上的高度矩阵，c用于指定在不同高度下的颜色范围。用于指定在不同高度下的颜色范围。例例4-17 绘制三维曲面图绘制三维曲面图z=sin(x+sin(y)-x/10

33、。程序如下：程序如下：x,y=meshgrid(0:0.25:4*pi);z=sin(x+sin(y)-x/10;mesh(x,y,z);axis(0 4*pi 0 4*pi-2.5 1);此外，还有带等高线的三维网格曲面函数此外，还有带等高线的三维网格曲面函数meshc和带底座的三维网格曲面函数和带底座的三维网格曲面函数meshz。其用法与其用法与mesh类似，不同的是类似，不同的是meshc还在还在xy平面上绘制曲面在平面上绘制曲面在z轴方向的等高线，轴方向的等高线，meshz还在还在xy平面上绘制曲面的底座。平面上绘制曲面的底座。例例4-18 在在xy平面内选择区域平面内选择区域-8,8

34、-8,8，绘制，绘制4种三维曲种三维曲面图。面图。程序如下：程序如下：x,y=meshgrid(-8:0.5:8);z=sin(sqrt(x.2+y.2)./sqrt(x.2+y.2+eps);subplot(2,2,1);mesh(x,y,z);title(mesh(x,y,z)subplot(2,2,2);meshc(x,y,z);title(meshc(x,y,z)subplot(2,2,3);meshz(x,y,z)title(meshz(x,y,z)subplot(2,2,4);surf(x,y,z);title(surf(x,y,z)3标准三维曲面标准三维曲面sphere函数的调用

35、格式为：函数的调用格式为：x,y,z=sphere(n)cylinder函数的调用格式为：函数的调用格式为：x,y,z=cylinder(R,n)MATLAB还有一个还有一个peaks 函数，称为多峰函函数，称为多峰函数，常用于三维曲面的演示。数，常用于三维曲面的演示。例例4-19 绘制标准三维曲面图形。绘制标准三维曲面图形。程序如下：程序如下：t=0:pi/20:2*pi;x,y,z=cylinder(2+sin(t),30);subplot(2,2,1);surf(x,y,z);subplot(2,2,2);x,y,z=sphere;surf(x,y,z);subplot(2,1,2);x

36、,y,z=peaks(30);surf(x,y,z);4.4.3 其他三维图形其他三维图形在介绍二维图形时，曾提到条形图、杆图、在介绍二维图形时，曾提到条形图、杆图、饼图和填充图等特殊图形，它们还可以以饼图和填充图等特殊图形，它们还可以以三维形式出现，使用的函数分别是三维形式出现，使用的函数分别是bar3、stem3、pie3 和和fill3。bar3函数绘制三维条形图，常用格式为：函数绘制三维条形图，常用格式为：bar3(Y)bar3(y,z)stem3函数绘制离散序列数据的三维杆图，常函数绘制离散序列数据的三维杆图，常用格式为：用格式为：stem3(z)stem3(x,y,z)pie3函数

37、绘制三维饼图，常用格式为：函数绘制三维饼图，常用格式为：pie3(x)fill3函数等效于三维函数函数等效于三维函数fill，可在三维空间内，可在三维空间内绘制出填充过的多边形，常用格式为：绘制出填充过的多边形，常用格式为：fill3(x,y,z,c)例例4-20 绘制三维图形：绘制三维图形：(1)绘制魔方阵的三维条形图。绘制魔方阵的三维条形图。(2)以三维杆图形式绘制曲线以三维杆图形式绘制曲线y=2sin(x)。(3)已知已知x=2347,1827,2043,3025，绘制饼图。，绘制饼图。(4)用随机的顶点坐标值画出五个黄色三角形。用随机的顶点坐标值画出五个黄色三角形。程序如下：程序如下：

38、subplot(2,2,1);bar3(magic(4)subplot(2,2,2);z=2*sin(0:pi/10:2*pi);stem3(z);subplot(2,2,3);pie3(2347,1827,2043,3025);subplot(2,2,4);fill3(rand(3,5),rand(3,5),rand(3,5),y)例例4-21 绘制多峰函数的瀑布图和等高线图。绘制多峰函数的瀑布图和等高线图。程序如下：程序如下：subplot(1,2,1);X,Y,Z=peaks(30);waterfall(X,Y,Z)xlabel(X-axis),ylabel(Y-axis),zlabel

39、(Z-axis);subplot(1,2,2);contour3(X,Y,Z,12,k);%其中其中12代表高度代表高度的等级数的等级数xlabel(X-axis),ylabel(Y-axis),zlabel(Z-axis);4.5 图形修饰处理图形修饰处理4.5.1 视点处理视点处理MATLAB提供了设置视点的函数提供了设置视点的函数view，其调，其调用格式为：用格式为：view(az,el)其中其中az为方位角，为方位角，el为仰角，它们均以度为单为仰角，它们均以度为单位。系统缺省的视点定义为方位角位。系统缺省的视点定义为方位角-37.5,仰角仰角30。例例4-22 从不同视点观察三维曲

40、线。从不同视点观察三维曲线。subplot(2,2,1)peaks(50)subplot(2,2,2)peaks(50)view(90,0)subplot(2,2,3)peaks(50)view(30,45)subplot(2,2,4)peaks(50)view(2)4.5.2 色彩处理色彩处理1颜色的向量表示颜色的向量表示MATLAB除用字符表示颜色外，还可以用含除用字符表示颜色外，还可以用含有有3个元素的向量表示颜色。向量元素在个元素的向量表示颜色。向量元素在0,1范围取值，范围取值，3个元素分别表示红、绿、个元素分别表示红、绿、蓝蓝3种颜色的相对亮度，称为种颜色的相对亮度，称为RGB三元

41、组。三元组。2色图色图色图色图(Color map)是是MATLAB系统引入的概念。系统引入的概念。在在MATLAB中，每个图形窗口只能有一个中，每个图形窗口只能有一个色图。色图是色图。色图是m3 的数值矩阵，它的每一的数值矩阵，它的每一行是行是RGB三元组。色图矩阵可以人为地生三元组。色图矩阵可以人为地生成，也可以调用成，也可以调用MATLAB提供的函数来定提供的函数来定义色图矩阵。义色图矩阵。3三维表面图形的着色三维表面图形的着色三维表面图实际上就是在网格图的每一个网三维表面图实际上就是在网格图的每一个网格片上涂上颜色。格片上涂上颜色。surf函数用缺省的着色方函数用缺省的着色方式对网格片

42、着色。除此之外，还可以用式对网格片着色。除此之外，还可以用shading命令来改变着色方式。命令来改变着色方式。shading faceted命令将每个网格片用其高度对命令将每个网格片用其高度对应的颜色进行着色，但网格线仍保留着，应的颜色进行着色，但网格线仍保留着，其颜色是黑色。这是系统的缺省着色方式。其颜色是黑色。这是系统的缺省着色方式。shading flat命令将每个网格片用同一个颜色命令将每个网格片用同一个颜色进行着色，且网格线也用相应的颜色，从进行着色，且网格线也用相应的颜色，从而使得图形表面显得更加光滑。而使得图形表面显得更加光滑。shading interp命令在网格片内采用颜色

43、插值命令在网格片内采用颜色插值处理，得出的表面图显得最光滑。处理，得出的表面图显得最光滑。例例4-23 3种图形着色方式的效果展示。种图形着色方式的效果展示。程序如下：程序如下：x,y,z=sphere(20);colormap(copper);subplot(1,3,1);surf(x,y,z);shading faceted;axis equalsubplot(1,3,2);surf(x,y,z);shading flat;axis equalsubplot(1,3,3);surf(x,y,z);shading interp;axis equal4.5.3 光照处理光照处理MATLAB提供

44、了灯光设置的函数，其调用格提供了灯光设置的函数，其调用格式为：式为：light(Color,选项选项1,Style,选项选项2,Position,选选项项3)例例4-24 光照处理后的球面。光照处理后的球面。程序如下：程序如下：x,y,z=sphere(20);subplot(1,2,1);surf(x,y,z);axis equal;light(Posi,0,1,1);shading interp;hold on;plot3(0,1,1,p);text(0,1,1,light);subplot(1,2,2);surf(x,y,z);axis equal;light(Posi,1,0,1);s

45、hading interp;hold on;plot3(1,0,1,p);text(1,0,1,light);4.5.4 图形的裁剪处理图形的裁剪处理例例4-25 绘制三维曲面图，并进行插值着色处绘制三维曲面图，并进行插值着色处理，裁掉图中理，裁掉图中x和和y都小于都小于0部分。部分。程序如下：程序如下：x,y=meshgrid(-5:0.1:5);z=cos(x).*cos(y).*exp(-sqrt(x.2+y.2)/4);surf(x,y,z);shading interp;pause%程序暂停程序暂停i=find(x=0&y=0);z1=z;z1(i)=NaN;surf(x,y,z1)

46、;shading interp;为了展示裁剪效果，第一个曲面绘制完成后为了展示裁剪效果，第一个曲面绘制完成后暂停，然后显示裁剪后的曲面。暂停，然后显示裁剪后的曲面。4.6 图像处理与动画制作图像处理与动画制作4.6.1 图像处理图像处理1imread和和imwrite函数函数imread和和imwrite函数分别用于将图像文件读函数分别用于将图像文件读入入MATLAB工作空间，以及将图像数据和工作空间，以及将图像数据和色图数据一起写入一定格式的图像文件。色图数据一起写入一定格式的图像文件。MATLAB支持多种图像文件格式，支持多种图像文件格式，如如.bmp、.jpg、.jpeg、.tif等。等

47、。2image和和imagesc函数函数这两个函数用于图像显示。为了保证图像的这两个函数用于图像显示。为了保证图像的显示效果，一般还应使用显示效果，一般还应使用colormap函数设函数设置图像色图。置图像色图。例例4-26 有一图像文件有一图像文件flower.jpg，在图形窗口，在图形窗口显示该图像。显示该图像。程序如下：程序如下：x,cmap=imread(flower.jpg);%读取图像的读取图像的数据阵和色图阵数据阵和色图阵image(x);colormap(cmap);axis image off%保持宽高比并取消坐标轴保持宽高比并取消坐标轴 4.6.2 动画制作动画制作MATL

48、AB提供提供getframe、moviein和和movie函函数进行动画制作。数进行动画制作。1getframe函数函数getframe函数可截取一幅画面信息函数可截取一幅画面信息(称为动画称为动画中的一帧中的一帧)，一幅画面信息形成一个很大的，一幅画面信息形成一个很大的列向量。显然，保存列向量。显然，保存n幅图面就需一个大矩幅图面就需一个大矩阵。阵。2moviein函数函数moviein(n)函数用来建立一个足够大的函数用来建立一个足够大的n列矩列矩阵。该矩阵用来保存阵。该矩阵用来保存n幅画面的数据，以备幅画面的数据，以备播放。之所以要事先建立一个大矩阵，是播放。之所以要事先建立一个大矩阵，

49、是为了提高程序运行速度。为了提高程序运行速度。3movie函数函数movie(m,n)函数播放由矩阵函数播放由矩阵m所定义的画面每所定义的画面每秒秒n次，缺省时播放一次。次，缺省时播放一次。例例4-27 绘制了绘制了peaks函数曲面并且将它绕函数曲面并且将它绕z轴旋转。轴旋转。程序如下程序如下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);%建立一个建立一个20列大矩阵列大矩阵for i=1:20view(-37.5+24*(i-1),30)%改变视点改变视点m(:,i)=getframe;%将图形保存到将图形保存到m矩阵矩阵end movie(m,2);%播放画面每秒播放画面每秒2次次