ch05 图形处理

3. 三维图形的绘制
MATLAB语言提供了三维图形的处理功能。与二维图形相似，
绘制三维图形时可以使用MATLAB语言提供的相关函数：
三维线图指令：plot3 三维网线图和曲面图 • 三维网线图：mesh • 三维曲面图：surf
（1）三维线图指令plot3
>> % 该程序用于绘制三维的螺旋曲线图 >> t = 0:pi/50:20*pi; >> plot3(sin(t),cos(2*t),sin(t)+cos(t))
在plot(x,y)与plot(x,y,’s’)格式中，
当x, y均为mxn数值时，将绘制出n条曲线，每条曲线的几何位置 由x, y对应的列确定。 x, y两个输入量中有一个是一维数组，且该数组的长度与另一个输 入量的“行数”（或列数）相等，将绘制出“列数”（或“行数 ”）条曲线。 plot(x,y,’s’)只能用s指定的同一色彩绘制多条曲线。
1 0.8 0.6 0.4 0.2 0 -0.2 -0.4 -0.6 -0.8 -1
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
（4）极坐标图形的绘制
MATLAB提供了polar函数来在极 坐标下绘制图形 ： >> x= 0:0.01:10;
>> y1=sin(x);
>> y2 = cos(x-2.5); >> polar(y1,y2,'-r+')
多个图形的绘制方法
• >> x = 0:.1:20; • >> subplot(2,2,2) • >> plot(x,cos(x)); • >>
多个图形的绘制方法
>> subplot(2,2,3) >> x = 0:.1:2; >> y1=tan(x); >> plot(x,y1,'--b*'); >>
> subplot函数 可以实现多个图形的绘制。具体格式：
subplot(m,n,k) % 使mxn幅子图中的第k幅成为当前图
subplot(‘position’,[left bootom width heitht]) % 在指定位置开辟子图， 并成为当前图 >> x = 0:.1:20; >> subplot(2,2,1) >> plot(x,sin(x)); >>
>> plot(x,y,x,z)
>> title('一条正弦曲线和一 条余弦曲线') >> xlabel('x的取值范围') >> ylabel('Y和Z的值')
>>
Text应用举例
>> plot(0:pi/20:2*pi,sin(0:pi/20:2*pi)) >> text(pi,0,' \leftarrow sin(\pi)','FontSize',18)
（4）图例的添加
为了更好地区分所绘制的多条曲线，可以使用图例加以说明，
对它们表示的数据进行更准确的区分。可以使用如下3种方法生
成图例：
打开Insert 菜单中并选择Legend命令； 单击工具栏中的legend图标； 使用legend函数。
图例的添加 举例
（5）坐标网格的添加
在图形绘制过程中，为了精确地知道图形上某点的坐标，需要
步骤2，一般在图形较多的情况下使用。那时，需要指定图形窗或子 图的序号。
步骤4、5、6的前后次序按指令的常用程度和复杂程度编排。用户根
据自己需要可以改变前后次序。 步骤7，使用频率不高，可以直接通过快捷键进行保存或打印。
（3）绘制二维曲线图
二维曲线图在MATLAB 中的绘制是最为简便的。如果将X轴和Y轴的
数据分别保存在两个向量中，同时向量的长度完全相等，那么可以直
接调用函数进行二维图形的绘制。在MATLAB 中，使用plot函数进行 二维曲线图的绘制。
基本调用格式：plot(x,y,’s’)
衍生调用格式：
plot(x,y) plot(x,y,’s’) plot(x1,y1,’s1’,x2,y2,’s2’,…,xn,yn,’sn’) plot(y)
1.数据准备：
选定所要表现的范围； 产生自变量采样向量； 计算相应的函数值向量。
2.选定图形及子图位置：
缺省时，打开Figure No.1或当前窗、当前子图； 可用指令指定图形窗号和子图号。
3. 调用基本的绘图函数 4. 选择线型和标记特性
5.设置坐标轴的极限值、标记符号和网格线
6. 使用坐标轴标签、图例和文本对图形进 行注释 7. 输出图形
(2) 坐标轴的标签
在MATLAB 中，可以使用如下3种方式给图形的坐标轴添加标
签:
使用Insert菜单下的Label选项； 使用属性编辑器(Property Editor)； 使用MATLAB 的添加标签命令；
坐标轴的标签添加举例

使用属性编辑器(Property Editor)添加坐标轴标签
axis([0 12 -0.5 1]) grid on
xlabel('Time') ylabel('Amplitude') print -depsc -tiff -r200 myplot % myplot是保存的图形名
步骤1、3是最基本的绘图步骤。一般来说，由这两步所画出的图形已
经具备足够的表现力。其他步骤，并不完全必须。
思考
采用多元组调用格式绘制多条曲线时，(x1,y1),(x2,y2),…,(xn,yn)的维
数不同是否可以？
利用哪些方法可以在同一张图中，绘制多条曲线？ 数组法
三元组法
hold on指令法 利用数组法和多个三元组法在一张图中，绘制多条曲线时，这两种方 法的差异是什么？
hold on指令法和三元数组法
绘制坐标网格来定位，MATLAB 语言中提供了grid函数来实现
这一功能：
grid off命令关闭坐标网格 grid on命令打开坐标网格 grid minor命令使用更细化的网格
坐标网格的添加举例
>> x=linspace(-5,5,100); >> y=x.^4+22*x.^2-6*x+10; >> plot(x,y)
s
*
米字符
∨
朝下三角符
连续线型允许设置值
符号 含义 符号 含义
:
细实线
虚点线
-.
--
点划线
虚划线
点线色彩允许设置值
符号
含义
b
蓝色
g
绿色
r
红色
c
青色
m
品红色
y
黄色
k
黑色
w
白色
2. 图形注释
图题的标注
坐标轴的标签
文本标注和交互式文本标注
图例的添加
坐标网格的添加 使用矩形或椭圆在图形中圈出重要部分
（6）曲线的色彩、线型和数据点型
离散数据点形允许设置值
符号 d h o 含义 符号 x . + 含义 叉字符 实心黑点 十字符 符号 ^ < > 含义 朝上三角符 朝左三角符 朝右三角符
菱形符 diamond
六角星符 hexagram 空心圆圈 五角星符 pentagram 方块符 square
p
用户可以在MATLAB 图形窗口的任意地方添加文本注释，
从而更好地解释图形窗口的数据。MATLAB 提供了text函
数和gtext函数来进行文本标注。其中gtext函数的使用形式 更为灵活，可以实现交互式文本标注。
文本标注举例
>> x=linspace(-3,5,100);
>> y=cos(x); >> z=sin(x);
>> grid on
>>
(6) 使用矩形或是椭圆在图形中圈出重要部分
用户可以使用矩形或是椭圆在图形中圈出特别的区域，从
而使得该区域能引起特别的注意。当其中的一个矩形或是
椭圆被选中时，用户可以移动并改变它的大小，或是右击 它，在弹出的快捷菜单中用户可以选择改变它的属性和外 观。
应用举例
当右击矩形或是椭圆时，将弹出一个菜单
t=(0:pi/100:pi)‘; %长度为101的时间采样数组 y1=sin(t)*[1,-1]; % 函数值，是（101x2）的数组 y2=sin(t).*sin(9*t); % 函数值，是（101x1）的数组 t3=pi*(0:9)/9; y3=sin(t3).*sin(9*t3); plot(t,y1,‘r:’,t,y2,‘-bo’) % 2个“三元数组”绘制3条曲线 hold on % 使新指令所绘图形在已有的同一张图上 plot(t3,y3,'s','MarkerSize',10,'MarkerEdgeColor',[0,1,0],'MarkerFaceColor ',[1,0.8,0]) axis tight % 保证坐标框与所画曲线的上下限一致 hold off % 与hold on配对使用，放弃对图纸的控制
选择Edit—>Figures Properties命令，激活图形编辑状态。 在图形框内双击空白区域，调出属性编辑器；也可以采取在图形 框内右击，从弹出的菜单中选择Properties 项的方式调出属性编辑 器；或者是在View菜单中选择Property Editor项。