第11章 图形处理

L/O/G/O第11章图形处理•不管计算的结果多么准确，人们往往无法直接从大量的数据和符号中体会它们的具体含义。而图形处理技术则给人们提供了一种更直接的表达方式，可以使人们更直接、更清楚地了解事物的结果和本质。11.1基本的绘图命令•12.1.1图形窗口简介•11.1.2基本的绘图操作•plot：在x,y轴都按线性比例绘制二维图形•plot3：在x,y,x轴都按线性比例绘制三维图•loglog：在x,y轴按对数比例绘制二维图形•semilogx：在x轴按对数比例，y轴按线性比例绘制二维图形•semilogy：在y轴按对数比例，x轴按线性比例绘制二维图形•plotyy：绘制双y轴图形•1绘图步骤：•（1）准备绘图数据:x=?,y=?...•（2）选择一个窗口并在窗口中给图形定位:figure(1),subplot(2,2,1)…•（3）调用基本的绘图函数:h=plot…•（4）选择线型和标记特性:set(h,’LineWidth’,2,{‘LineStyle’},{‘--’;’:’,’-.’})•（5）设置坐标轴的极限值、标记符号和网格线:axis([012-0.51]),gridon…•（6）使用坐标轴标签、图例和文本对图形进行注释:xlabel(‘Time’),legend(h,’first’),title(‘besselfunctions’)•2绘制二维曲线图•plot(y),plot(x,y),plot(x1,y1,x2,y2…)•eg.1•x=0:pi/100:2*pi;•y=sin(x);•plot(x,y)•eg.2•x=0:pi/100:2*pi;•y1=sin(x);•y2=sin(x-0.25)•y3=sin(x-0.5);•plot(x,y,x,y2,x,y3)•3曲线的色彩、线型和数据点型•基本的绘图命令都支持使用字符串来给不同的曲线定义不同的线型、数据点型和色彩。•颜色符号：b(蓝色),g(绿色),r(红色),c(蓝绿色),m(紫红色),y(黄色),k(黑色)•数据点型：.(点),x(x符号),+(+号),h(六角星),*(星号),s(方形),d(菱形),v(下三角),^(上三角),(左三角),(右三角),p(正五边形),o(圆圈)•线型：-(实现),:(点线),-.(点划线),--(虚线)•eg•x=0:pi/100:2*pi;•y1=sin(x);•y2=sin(x-0.25);•y3=sin(x-0.5);•plot(x,y,’-b’,x,y2,’--r*’,x,y3,’-.gh’)•4定义线的颜色和宽度•LineWidth：以点为单位的宽度•MarkerEdgeColor：数据点边界颜色•MarkerFaceColor：数据点的填充色•eg.•x=-pi:pi/10:pi;•y=tan(sin(x))-sin(tan(x));•plot(x,y,’--rs’,’LineWidth’,2,’MarkerEdgeColor’,’k’,’MarkerFaceColor’,’g’,’MarkerSize’,10)•5图形的多次叠放•hold命令，在holdon和holdoff状态之间进行切换•eg.使用hold函数绘制3个三角函数•x=0:pi/15:4*pi;•y=sin(x);•S1=‘--b*’•plot(x,y,S1)•holdon•y=cos(x)•S2=‘-.rd’;•plot(x,y,S2)•y=cos(x).^3+sin(x).^3;•S3=‘-kx’;•plot(x,y,S3)•eg.使用hold函数绘制分段函数•x为0到1时，y=x;•x为1到2时，y=0.5x^4+0.5;•x为2到5时，y=-x^2+9x-5.5•6仅绘制二维图形的数据点•eg.•x=0:pi/15:4*pi;•y=exp(2*cos(x));•plot(x,y,’r+’)•7对数比例坐标轴和双Y轴•（1）对数比例坐标轴•eg.•x=linspace(1,100,100);•y=exp(x);•loglog(x,y)•semilogy(x,y)•(2)双Y轴的实现•plotyy(x1,y1,x2,y2)•plotyy(x1,y1,x2,y2,fun1,fun2),fun函数可以是@plot,@semilogx,@semilogy,@loglog•eg.•x1=linspace(-7,7,100);•y1=sin(x1);•x2=linspace(-7,7,100);•y2=cos(x2);•plotyy(x1,y1,x2,y2)•eg.•x1=linspace(-2*pi,2*pi,100);•y1=exp(x1);•x2=linspace(-6,6,100);•y2=0.01*(x2.^3+3*x2.^2+5*x2);•plotyy(x1,y1,x2,y2,@semilogy,@plot)•8极坐标图形的绘制•polar(theta,rho,s)•eg.•t=0:0.01:4*pi;•s=abs(sin(2*t).*cos(2*t));•polar(t,s,’-r+’);•9多子图•subplot(m,n,p)•eg.•x=0:0.1:20;•subplot(2,2,1)•plot(x,sin(x),x,cos(x));•subplot(2,2,2)•Z=peaks;•plot(Z)•例题，编程绘制两条曲线，x的取值在[0,2pi]之间，以pi/10为步长，一条是正弦曲线，一条是余弦曲线，线宽为6个像素，正弦为绿色，余弦为红色，线型分别为实现和虚线11.1.3图形注释•使用文本和其他说明性的材料对图形进行注释可以增加图形传递信息的能力。•主要有4种方式对图形进行注释：•图形注释工具栏•图形调色板•Insert菜单中的注释命令•直接使用注释命令•（1）图形注释工具栏•Viewplotedittoolbar•（2）图形调色板•Viewfigurepalette•（3）从Insert菜单添加注释•（4）使用命令语句增添注释•annotation：创建线、箭头、文本箭头、双箭头、文本框、矩形和椭圆•xlabel,ylabel,zlabel:给相应的坐标轴增添标签•title:给图形增添标题•colorbar:给图形增添颜色条•legend:给图形增添图例图形注释的种类•1图题的标注•GUI•使用title函数•title(‘text’)•title(‘text’,’property1’propertyvalue1,’property2’…)•2坐标轴的标签•GUI•使用坐标轴标签命令•xlabel(‘text’)•xlabel(‘text’,’property1’protertyvalue1,’property2’…)•ylabel,zlabel•3文本标注和交互式文本标注•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•（1）使用text函数进行文本标注•text(x,y,’string’)•text(x,y,z,‘string’)•（2）使用gtext函数进行交互式文本注释•gtext(‘string’)•gtext(c)显示单元型矩阵的各个字单元中的字符•gtext(…,‘propertyname’,propertyvalue,…)•4在图形编辑模式下添加箭头和直线•5图例的添加•GUI•使用legend函数•legend(‘string1’,’string2’,‘string3’,…)•legend(H,‘string1’,‘string2’,‘string3’,…),H为句柄向量•legend(…,Pos),Pos指定图例位置：0自动定位，重复最少；1右上角（默认）；2左上角；3左下角；4右下角；-1右外侧•legendoff/show/hide•6坐标网格的添加•gridoff/on/minor•7使用矩形或是椭圆在图形中圈出重要部分11.1.4特殊图形的绘制•1条形图和面积图(BarandAreagraphs)•这两种图形可以用来比较不同组数据的在总体数据中所占的比例，其中条形图适于离散型数据，面积图适于连续型数据•bar绘制垂直方向条形图•barh绘制水平方向条形图•bar3绘制垂直方向三维条形图•bar3h绘制水平方向三维条形图•area绘制面积图•（1）集合式条形图•Y=[521;314;159;555;432];•bar(Y)•（2）分离式三维条形图•Y=[521;314;159;555;432];•bar3(Y)•（3）堆叠式条形图•Y=[521;314;159;555;432];•bar(Y,‘stack’)•（4）面积图•Y=[521;314;159;555;432];•area(Y)•2饼状图(piecharts)•统计学中，经常要用饼状图来表示各个统计量的份额。•pie(x)pie3(x)x是份额向量，和不为1则缺口•pie(x,e)e是和x同维数的向量，不为0则分离•pie(x,labels)labels和x同维数的字符串向量，为每一个饼块取名•eg.•x=[0.10.20.30.1]•e=[1000]•label={‘China’,‘India’,‘American’,‘Japan’}•pie(x,e,label)•3离散型数据图•(1)茎环图•stem(Y),stem(X,Y)•eg1.•y=randn(40,1)•stem(y)•eg2.•x=-10:0.25:10;•y=x.^2+2.*x;•stem(x,y,’r’)•（2）梯状图•eg.•alpha=0.01;•beta=0.5;•t=0:10;•f=exp(-alpha*t).*sin(beta*t);•stairs(t,f)•holdon•plot(t,f,'--*')•holdoff11.2交互式绘图操作•Matlab提供一种交互式的绘图方式，使得绘图和图形注释变得更为方便•1figurepalette板块•newsubplots-图形中增添二维或三维图形•variables-浏览工作区间的变量并绘制图形•annotations-添加注释•（1）增添多子图•（2）绘制工作区间的变量•2PlotBrowser板块•（1）编辑功能•（2）增添数据•3PropertyEditor板块•对图形及其对象进行各种图例注释习题•以交互式绘图方式，绘制两条曲线，x的取值在[0,2pi]，以pi/10为步长，一条绿色实线正弦曲线，一条红色虚线余弦曲线，数据点型换为圆形，添加x轴和y轴，添加图题“一个波长的正弦曲线和余弦曲线”，添加图例，分别为“正弦曲线”和“余弦曲线”，用矩形圈出图形在x=pi的点，用箭头指向文本框，文本框中表示该处x,y的值