第四讲 、Matlab绘图
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使用matlab绘制三维图形的方法要使用MATLAB绘制三维图形,首先需要了解MATLAB中的三维绘图函数和绘图选项。
下面将介绍一些常用的绘制三维图形的方法。
1.绘制基本的三维图形要绘制基本的三维图形,可以使用以下函数:- plot3(函数:用于在三维坐标系中绘制线条。
- scatter3(函数:用于在三维坐标系中绘制散点图。
- surf(函数:用于绘制三维曲面图。
- mesh(函数:用于绘制三维网格图。
- bar3(函数:用于绘制三维条形图。
- contour3(函数:用于绘制三维等高线图。
例如,下面的代码演示了如何使用plot3(函数绘制一个三维线条图:```x = linspace(0, 2*pi, 100);y = sin(x);z = cos(x);plot3(x, y, z, 'LineWidth', 2);xlabel('X');ylabel('Y');zlabel('Z');title('3D Line Plot');```2.添加颜色和纹理在绘制三维图形时,可以使用颜色和纹理来增加图形的信息。
MATLAB 提供了一系列函数来处理颜色和纹理,如:- colormap(函数:用于设置颜色映射。
- caxis(函数:用于设置坐标轴范围。
- shading(函数:用于设置颜色插值方法。
- texturemap(函数:用于设置纹理映射方法。
例如,下面的代码展示了如何使用纹理映射来绘制一个球体:```[X, Y, Z] = sphere(50);C = colormap('jet');surface(X, Y, Z, 'FaceColor', 'texturemap', 'CData', C);axis equal;```3.绘制多个数据集要在同一张图中绘制多个数据集,可以使用hold on和hold off命令。
一、二维数据曲线图1、MATLAB 最常用的画二维图形的命令是plot, plor 函数的基本调用格式为:plot(x.y)其 中x 和y 为长度相同的向豈,分别用于存储x 坐标和y 坐标数据。
例 1:在[0,2 7T ]画 Sill(.v) 0生成的图形如下图1所示:图1说明:(1) plot 函数的输入参数是矩阵形式时A 、 当x 是向量,y 是有一维与x 同维的矩阵时,则绘制出多根不同颜色的曲线。
曲线 条数等于y 矩阵的另一维数,x 被作为这些曲线共同的横坐标。
B 、 当x,y 是同维矩阵时.则以x,y 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。
C 、对只包含一个输入参数的plot 函数,当输入参数是实矩阵时,则按列绘制每列元素 值相对其卜.标的曲线,曲线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 列分别以元素实部和虚部为横、纵坐标绘制多条曲线。
(2) 含多个输入参数的plot 函数 调用格式为:plot(xl,yl.x2,y2,"--.xn.yn)A, 当输入参数都为向量时,xl 和yl, x2和y2, xn 和yn 分别组成一组向量对,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,这样可以在同一坐标内绘制岀 多条曲线。
B.当输入参数有矩阵形式时,配对的x_y 按对应列兀素为横、纵坐标分别绘制曲线,曲线 条数等于矩阵的列数。
例2:如卜所示的程序:x 1 =liuspace(0,2 *pi,l 00);x2=luispace(0.3 *pi,l 00);x3=linspace(0.4*pi,100);yl=sin(xl); y2=l+sin(x2);y3=2+sin(x3);x=[xl;x2;x3]';0.80.60.40.2-0.2-0.4-0.6-0.8y=[yl;y2;y3「plot(x,y,xl,yl-l) 其图形如图2所示:图2(3)plot函数最简单的调用格式是只包含一个输入参数:plot(x),在这种情况卜,当x是实向量时,以该向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,这实际上是绘制折线图。
详尽全⾯的matlab绘图教程Matlab绘图强⼤的绘图功能是Matlab的特点之⼀,Matlab提供了⼀系列的绘图函数,⽤户不需要过多的考虑绘图的细节,只需要给出⼀些基本参数就能得到所需图形,这类函数称为⾼层绘图函数。
此外,Matlab还提供了直接对图形句柄进⾏操作的低层绘图操作。
这类操作将图形的每个图形元素(如坐标轴、曲线、⽂字等)看做⼀个独⽴的对象,系统给每个对象分配⼀个句柄,可以通过句柄对该图形元素进⾏操作,⽽不影响其他部分。
本章介绍绘制⼆维和三维图形的⾼层绘图函数以及其他图形控制函数的使⽤⽅法,在此基础上,再介绍可以操作和控制各种图形对象的低层绘图操作。
⼀.⼆维绘图⼆维图形是将平⾯坐标上的数据点连接起来的平⾯图形。
可以采⽤不同的坐标系,如直⾓坐标、对数坐标、极坐标等。
⼆维图形的绘制是其他绘图操作的基础。
⼀.绘制⼆维曲线的基本函数在Matlab中,最基本⽽且应⽤最为⼴泛的绘图函数为plot,利⽤它可以在⼆维平⾯上绘制出不同的曲线。
1. plot函数的基本⽤法plot函数⽤于绘制⼆维平⾯上的线性坐标曲线图,要提供⼀组x坐标和对应的y坐标,可以绘制分别以x和y为横、纵坐标的⼆维曲线。
plot函数的应⽤格式plot(x,y) 其中x,y为长度相同的向量,存储x坐标和y坐标。
例51 在[0 , 2pi]区间,绘制曲线程序如下:在命令窗⼝中输⼊以下命令>> x=0:pi/100:2*pi;>> y=2*exp(-0.5*x).*sin(2*pi*x);>> plot(x,y)程序执⾏后,打开⼀个图形窗⼝,在其中绘制出如下曲线注意:指数函数和正弦函数之间要⽤点乘运算,因为⼆者是向量。
例52 绘制曲线这是以参数形式给出的曲线⽅程,只要给定参数向量,再分别求出x,y向量即可输出曲线:>> t=-pi:pi/100:pi;>> x=t.*cos(3*t);>> y=t.*sin(t).*sin(t);>> plot(x,y)程序执⾏后,打开⼀个图形窗⼝,在其中绘制出如下曲线以上提到plot函数的⾃变量x,y为长度相同的向量,这是最常见、最基本的⽤法。
help plothelp axisa1=plot();hlod ona2=plot();legend([a1 a2],'图1 名',‘图2 名')hold offx1=-pi:pi/12:pi;x2=-pi:pi/12:pi;y1=sin(x1);y2=cos(x2);plot(x1,y1,x2,y2);axis([-2*pi 2*pi -2 2]);xlabel('x');ylabel('y');title('sin(x) & cos(x)');MATLAB受到控制界广泛接受的一个重要原因是因为它提供了方便的绘图功能.这里主要介绍2 维图形对象的生成函数及图形控制函数的使用方法,还将简单地介绍一些图形的修饰与标注函数及操作和控制MATLAB 各种图形对象的方法.第一节图形窗口与坐标系一.图形窗口1.MATLAB 在图形窗口中绘制或输出图形,因此图形窗口就像一张绘图纸.2.在MATLAB 下,每一个图形窗口有唯一的一个序号h,称为该图形窗口的句柄.MATLAB 通过管理图形窗口的句柄来管理图形窗口;3.当前窗口句柄可以由MATLAB 函数gcf 获得;4. 在任何时刻, 只有唯一的一个窗口是当前的图形窗口( 活跃窗口);figure(h)----将句柄为h 的窗口设置为当前窗口;5.打开图形窗口的方法有三种:1)调用绘图函数时自动打开;2)用File---New---Figure 新建;3)figure 命令打开,close 命令关闭.在运行绘图程序前若已打开图形窗口,则绘图函数不再打开,而直接利用已打开的图形窗口;若运行程序前已存在多个图形窗口,并且没有指定哪个窗口为当前窗口时,则以最后使用过的窗口为当前窗口输出图形.6.窗口中的图形打印:用图形窗口的File 菜单中的Print 项.7.可以在图形窗口中设置图形对象的参数.具体方法是在图形窗口的Edit 菜单中选择Properties 项,打开图形对象的参数设置窗口,可以设置对象的属性.二.坐标系1.一个图形必须有其定位系统,即坐标系;2.在一个图形窗口中可以有多个坐标系,但只有一个当前的坐标系;3.每个坐标系都有唯一的标识符,即句柄值;4.当前坐标系句柄可以由MATLAB 函数gca 获得;5.使某个句柄标识的坐标系成为当前坐标系,可用如下函数:axes(h) h 为指定坐标系句柄值.6.一些有关坐标轴的函数:1)定义坐标范围:一般MATLAB 自动定义坐标范围,如用户认为设定的不合适,可用:axis([Xmin, Xmax, Ymin, Ymax])重新设定;2)坐标轴控制:MATLAB 的缺省方式是在绘图时,将所在的坐标系也画出来,为隐去坐标系,可用axis off;axis on 则显示坐标轴(缺省值).3)通常MATLAB 的坐标系是长方形,长宽比例大约是4:3,为了得到一个正方形的坐标系可用:axis square4)坐标系横纵轴的比例是自动设置的,比例可能不一样,要得到相同比例的坐标系,可用:axis equal第二节二维图形的绘制一. plot 函数plot 函数是最基本的绘图函数,其基本的调用格式为:1.plot(y)------绘制向量y 对应于其元素序数的二维曲线图,如果y 为复数向量,则绘制虚部对于实部的二维曲线图.例:绘制单矢量曲线图.y=[0 0.6 2.3 5 8.3 11.7 15 17.7 19.4 20];plot(y)由于y 矢量有10 个元素,x 坐标自动定义为[1 2 3 4 5 6 7 8 9 10].2.plot(x,y)------绘制由x,y 所确定的曲线.1)x,y 是两组向量,且它们的长度相等,则plot(x,y)可以直观地绘出以x 为横坐标,y 为纵坐标的图形.如:画正弦曲线:t=0:0.1:2*pi;y=sin(t);plot(t,y)2)当plot(x,y)中,x 是向量,y 是矩阵时,则绘制y 矩阵中各行或列对应于向量x的曲线.如果y 阵中行的长度与x 向量的长度相同,则以y 的行数据作为一组绘图数据;如果y 阵中列的长度与x 向量的长度相同,则以y 的列数据作为一组绘图数据;如果y 阵中行,列均与x 向量的长度相同,则以y 的每列数据作为一组绘图数据.例:下面的程序可同时绘出三条曲线.MATLAB 在绘制多条曲线时,会按照一定的规律自动变化每条曲线的的颜色.x=0:pi/50:2*pi;y(1,:)=sin(x);y(2,:)=0.6*sin(x);y(2,:)=0.3*sin(x);plot(x,y)或者还可以这样用:x=0:pi/50:2*pi;y=[ sin(x); 0.6*sin(x); 0.3*sin(x)];plot(x,y)3) 如果x,y 是同样大小的矩阵,则plot(x,y)绘出y 中各列相应于x 中各列的图形.例:x(1,:)=0:pi/50:2*pi;x(2,:)=pi/4:pi/50:2*pi+pi/4;x(3,:)=pi/2:pi/50:2*pi+pi/2;y(1,:)=sin(x(1,:));y(2,:)=0.6*sin(x(2,:));y(3,:)=0.3*sin(x(3,:));plot(x,y)x=x';y=y';figureplot(x,y)在这个例子中,x------3x101,y------3x101,所以第一个plot 按列画出101 条曲线,每条3 个点;而x'------101x3,y'------101x3,所以第二个plot 按列画出3 条曲线,每条101 个点.3.多组变量绘图:plot(x1, y1, 选项1, x2, y2, 选项2, ……)上面的plot 格式中,选项是指为了区分多条画出曲线的颜色,线型及标记点而设定的曲线的属性.MATLAB 在多组变量绘图时,可将曲线以不同的颜色,不同的线型及标记点表示出来.这些选项如下表所示:各种颜色属性选项'r' 红色'm' 粉红'g' 绿色'c' 青色'b' 兰色'w' 白色'y' 黄色'k' 黑色各种线型属性选项'-' 实线'--' 虚线':' 点线'-.' 点划线各种标记点属性选项'.' 用点号绘制各数据点'^' 用上三角绘制各数据点'+' 用'+'号绘制各数据点'v' 用下三角绘制各数据点'*' 用'*'号绘制各数据点'>' 用右三角绘制各数据点' .' 用'.'号绘制各数据点'<' 用左三角绘制各数据点's'或squar 用正方形绘制各数据点'p' 用五角星绘制各数据点'd'或diamond 用菱形绘制各数据点'h' 用六角星绘制各数据点这些选项可以连在一起用,如:'-.g'表示绘制绿色的点划线,'g+'表示用绿色的'+'号绘制曲线.注意:1)表示属性的符号必须放在同一个字符串中;2)可同时指定2~3 个属性;3)与先后顺序无关;4)指定的属性中,同一种属性不能有两个以上.例:t=0:0.1:2*pi;y1=sin(t);y2=cos(t);y3=sin(t).*cos(t);plot(t,y1, '-r',t,y2, ':g',t,y3, '*b')该程序还可以按下面的方式写:t=0:0.1:2*pi;y1=sin(t);y2=cos(t);y3=sin(t).*cos(t);plot(t,y1, '-r')hold onplot(t,y2, ':g')plot(t,y3, '*b')hold off注:在MATLAB 中,如画图前已有打开的图形窗口,则再画图系统将自动擦掉坐标系中已有的图形对象,但设置了hold on 后,可以保持坐标系中已绘出的图形.还可以进一步设置包括线的宽度(LineWidth), 标记点的边缘颜色(MarkerEdgeColor),填充颜色(MarkerFaceColor)及标记点的大小(MarkerSize)等其它绘图属性.例:设置绘图线的线型,颜色,宽度,标记点的颜色及大小.t=0:pi/20:pi;y=sin(4*t).*sin(t)/2;plot(t,y,'-bs','LineWidth',2,... %设置线的宽度为2'MarkerEdgeColor','k',... %设置标记点边缘颜色为黑色'MarkerFaceColor','y',... %设置标记点填充颜色为黄色'MarkerSize',10) %设置标记点的尺寸为104.双Y 轴绘图:plotyy()函数.其调用格式为: plotyy(x1,y1,x2,y2)------绘制由x1,y1 和x2,y2 确定的两组曲线,其中x1,y1 的坐标轴在图形窗口的左侧,x2,y2 的坐标轴在图形窗口的右侧.Plotyy(x1,y1,x2,y2, 'function1','function2')------功能同上,function 是指那些绘图函数如:plot,semilogx,loglog 等.例如:在一个图形窗口中绘制双Y 轴曲线.x=0:0.3:12;y=exp(-0.3*x).*sin(x)+0.5;plotyy(x,y,x,y,'plot','stem')stem:绘制stem 形式的曲线(上端带圈的竖线).绘图结果:两条图线自动用不同的颜色区分,两个坐标的颜色与图线的颜色相对应,左边的Y 轴坐标对应的是plot 形式的曲线,右边的Y 坐标对应的是stem 形式的曲线.二.对数坐标图绘制函数:在对数坐标图的绘制中,有三种绘图函数:semilogx,semilogy 和loglog 函数.1)semilogx( )------绘制以X 轴为对数坐标轴的对数坐标图. 其调用格式为:semilogx(x,y,'属性选项')其中属性选项同plot 函数.该函数只对横坐标进行对数变换,纵坐标仍为线性坐标.2)semilogy( )------绘制以Y 轴为对数坐标轴的对数坐标图. 其调用格式为:semilogy(x,y,'属性选项')该函数只对纵坐标进行对数变换,横坐标仍为线性坐标.3)loglog( )------ 绘制X,Y 轴均为对数坐标轴的图形.其调用格式为:loglog(x,y,'属性选项')该函数分别对横,纵坐标都进行对数变换.例:x=0:0.1:6*pi;y=cos(x/3)+1/9;subplot(221), semilogx(x,y);subplot(222), semilogy(x,y);subplot(223), loglog(x,y);4)MATLAB 还提供了一个实用的函数:logspace( )函数,可按对数等间距地分布来产生一个向量,其调用格式为:x=logspace(x1,x2,n)这里,x1 表示向量的起点;x2 表示向量的终点;n 表示需要产生向量点的个数(一般可以不给出,采用默认值50).在控制系统分析中一般采用这种方法来构成频率向量w.关于它的应用后面还要讲到.三.极坐标图的绘制函数:绘极坐标图可用polar( )函数.其调用格式如下:polar(theta, rho,'属性选项')------theta:角度向量,rho:幅值向量,属性内容与plot 函数基本一致.例如:极坐标模型为:3145/)/)cos((+ =θρ, ],[πθ80∈则绘出极坐标图的程序为:theta=0:0.1:8*pi;p=cos((5*theta)/4)+1/3;polar(theta,p)四.绘制多个子图:subplot( )函数MATLAB 允许在一个图形窗口上绘制多个子图(如对于多变量系统的输出),允许将窗口分成nxm 个部分.分割图形窗口用subplot 函数来实现,其调用格式为:subplot(n,m,k)或subplot(nmk)------n,m 分别表示将窗口分割的行数和列数,k 表示要画图部分的代号,表示第几个图形,nmk 三个数可以连写,中间不用符号分开.例如:将窗口划分成2x2=4 个部分,可以这样写:subplot(2,2,1),plot(……)subplot(2,2,2),……subplot(2,2,3),……subplot(2,2,4),……注:subplot 函数没有画图功能,只是将窗口分割.第三节图形的修饰与标注MATLAB 提供了一些特殊的函数修饰画出的图形,这些函数如下: 1)坐标轴的标题:title 函数其调用格式为:title('字符串')------字符串可以写中文如:title('My own plot')2)坐标轴的说明:xlabel 和ylabel 函数格式:xlabel('字符串')ylabel('字符串')如:xlabel('This is my X axis') ylabel('My Y axis')3)图形说明文字:text 和gtext 函数A.text 函数:按指定位置在坐标系中写出说明文字.格式为:text(x1, y1, '字符串', '选项') x1,y1 为指定点的坐标;'字符串'为要标注的文字;'选项'决定x1,y1 的坐标单位,如没有选项,则x1,y1 的坐标单位和图中一致;如选项为'sc', 则x1,y1 表示规范化窗口的相对坐标,其范围为0到1.如:text(1,2, '正弦曲线')B.gtext 函数:按照鼠标点按位置写出说明文字.格式为:gtext('字符串')当调用这个函数时,在图形窗口中出现一个随鼠标移动的大十字交叉线,移动鼠标将十字线的交叉点移动到适当的位置,点击鼠标左键,gtext 参数中的字符串就标注在该位置上.4)给图形加网格:grid 函数在调用时直接写grid 即可.上面的函数的应用实例:例:在图形中加注坐标轴标识和标题及在图形中的任意位置加入文本.t=0:pi/100:2*pi;y=sin(t);plot(t,y),grid,axis([0 2*pi -1 1])xlabel('0 leq itt rm leq pi','FontSize',16)ylabel('sin(t)','FontSize',20)title('正弦函数图形','FontName','隶书' ,'FontSize',20) text(pi,sin(pi),'leftarrowsin(t)=0','FontSize',16)text(3*pi/4,sin(3*pi/4),'leftarrowsin(t)=0.707','FontSize',16)text(5*pi/4,sin(5*pi/4),' sin(t)=-0.707rightarrow',... 'FontSize',16,'HorizontalAlignment','right')5)在图形中添加图例框:legend 函数其调用格式为:A.legend('字符串1', '字符串2', ……)------以字符串1,字符串2……作为图形标注的图例.B.legend('字符串1', '字符串2', ……, pos)------pos 指定图例框显示的位置.图例框被预定了6 个显示位置:0------取最佳位置;1------右上角(缺省值);2------左上角;3------左下角;4------右下角;-1------图的右侧.例:在图形中添加图例.x=0:pi/10:2*pi;y1=sin(x);y2=0.6*sin(x);y3=0.3*sin(x);plot(x,y1,x,y2,'-o',x,y3,'-*')legend('曲线1','曲线2','曲线3')6)用鼠标点选屏幕上的点:ginput 函数格式为:[x, y, button]=ginput(n)其中:n 为所选择点的个数;x,y 均为向量,x 为所选n 个点的横坐标;y 为所选n个点的纵坐标.button 为n 维向量,是所选n 个点所对应的鼠标键的标号:1------左键;2------中键;3------右键.可用不同的鼠标键来选点,以区别所选的点.此语句可以放在绘图语句之后,它可在绘出的图形上操作,选择你所感兴趣的点,如峰值点,达到稳态值的点等,给出点的坐标,可求出系统的性能指标.第四节MATLAB 下图形对象的修改MATLAB 图形对象是指图形系统中最基本,最底层的单元,这些对象包括:屏幕(Root), 图形窗口(Figures), 坐标轴(Axes), 控件(Uicontrol), 菜单(Uimenu),线(Lines),块(Patches),面(Surface),图像(Images),文本(Text)等等.根据各对象的相互关系,可以构成如下所示的树状层次:RootFiguresAxes Uicontrol Uimenu Uicontextmenu (对象菜单)Images Line Patch Surface Text对各种图形对象进行修改和控制,要使用MATLAB 的图形对象句柄(Handle).在MATLAB 中,每个图形对象创立时,就被赋予了唯一的标识,这个标识就是该对象的句柄.句柄的值可以是一个数,也可以是一个矢量.如每个计算机的根对象只有一个,它的句柄总是0,图形窗口的句柄总是正整数,它标识了图形窗口的序号等.利用句柄可以操纵一个已经存在的图形对象的属性,特别是对指定图形对象句柄的操作不会影响同时存在的其它图形对象,这一点是非常重要的.一.对图形对象的修改可以用下面函数:1)set 函数:用于设置句柄所指的图形对象的属性.Set 函数的格式为:set(句柄, 属性名1, 属性值1, 属性名2, 属性值2, ……) 例:h=plot(x,y)set(h, 'Color', [1,0,0])------将句柄所指曲线的颜色设为红色.2)get 函数:获取指定句柄的图形对象指定属性的当前值.格式为:get(句柄, '属性名')如: get(gca, 'Xcolor')------获得X 轴的当前颜色属性值. 执行后可返回X 轴的当前颜色属性值[0,0,0](黑色).3)如果没有设置句柄,则可以使用下列函数获得:gcf:获得当前图形窗口的句柄;gca:获得当前坐标轴对象的句柄;gco:获得当前对象的句柄.如:A.要对图形窗口的底色进行修改,可用:set(gcf, 'Color', [1,1,1])------将图形窗口底色设为白色B.要把当前X 轴的颜色改为绿色,可用:set(gca, 'Xcolor', [0,1,0])C.还可对坐标轴的显示刻度进行定义:t=-pi:pi/20:pi;y=sin(t);plot(t,y)set(gca,'xtick',[-pi:pi/2:pi],'xticklabel',['-pi','-pi/ 2','0','pi/2','pi'])本例中用'xtick'属性设置x 轴刻度的位置(从-pi~pi,间隔pi/2,共设置5 个点),用'xticklabel'来指定刻度的值,由于通常习惯于用角度度量三角函数,因此重新设置['-pi','-pi/2','0','pi/2','pi']5 个刻度值.二.一些常用的属性如下:1)Box 属性:决定图形坐标轴是否为方框形式,选项为'on'(有方框), 'off'(无方框);2)'ColorOrder'属性:设置多条曲线的颜色顺序,默认值为:[1 1 0;1 0 1;0 1 1;1 0 0;0 1 0;0 0 1]黄色粉色天蓝红色绿色兰色颜色向量还有:[1 1 1]------白色;[0 0 0]------黑色.3)坐标轴方向属性:'Xdir','Ydir','Zdir',其选项为:'normal'------正常'reverse'------反向4)坐标轴颜色和线型属性:'Xcolor','Ycolor','Zcolor'------ 轴颜色, 值为颜色向量如何在画好曲线后再在图上标刻度就是想在一些特定的点边上标上一串30.60.90~7200递增的数据,共有96个点要标!!im = imread(url);imshow(im)然后输入:text(100,100,'\o ','Color','red');matlab,用imread 读入一个图片,我想在图上的一些坐标点上做标记。
《MATLAB程序设计与应用》教学大纲一、课程介绍1.课程名称:MATLAB程序设计与应用2.适用对象:计算机科学与技术、软件工程、自动化等专业的本科生3.课程学分:3学分4.课程时长:36学时二、课程目标1.掌握MATLAB环境的基本操作和界面布局;2.理解MATLAB程序的基本语法和编程思想;3.能够利用MATLAB解决实际问题,并进行数据可视化;4.了解MATLAB在科学计算、图像处理、信号处理等领域的应用。
三、教学内容和安排1.第一讲:MATLAB入门-MATLAB环境介绍和基本操作;-MATLAB界面布局和常用工具;-MATLAB变量和数据类型。
2.第二讲:MATLAB基本算法-MATLAB算术运算和逻辑运算;-MATLAB矩阵和向量的操作;-MATLAB函数和脚本文件的编写。
3.第三讲:MATLAB流程控制-MATLAB条件语句和循环语句;-MATLAB函数和脚本文件的调用;-MATLAB调试和错误处理。
4.第四讲:MATLAB数据处理-MATLAB数据输入和输出;-MATLAB数据结构和文件操作;-MATLAB数据预处理和清洗。
5.第五讲:MATLAB数据可视化-MATLAB绘图命令和参数调整;-MATLAB二维和三维图像的绘制;-MATLAB图像保存和发布。
6.第六讲:MATLAB科学计算-MATLAB基本数值计算函数;-MATLAB数值积分和微分;-MATLAB符号计算和矩阵运算。
7.第七讲:MATLAB图像处理-MATLAB图像读取和显示;-MATLAB图像增强和滤波;-MATLAB图像分割和识别。
8.第八讲:MATLAB信号处理-MATLAB信号生成和频谱分析;-MATLAB滤波器设计和滤波;-MATLAB音频处理和语音识别。
9.第九讲:MATLAB应用拓展-MATLAB工具箱和函数库的使用;-MATLAB应用案例分析;-MATLAB与其他编程语言的集成。
四、教学方法和评价方式1.教学方法-讲述理论知识,引导学生动手实践;-组织实例演示和案例讨论;-提供课后练习和编程作业。
MATLAB中绘图命令介绍本节将介绍MATLAB基本xy平面及xyz空间的各项绘图命令,包含一维曲线及二维曲面的绘制。
plot是绘制一维曲线的基本函数,但在使用此函数之前,我们需先定义曲线上每一点的x 及y座标。
下例可画出一条正弦曲线:close all;x=linspace(0, 2*pi, 100); % 100个点的x坐标y=sin(x); % 对应的y坐标plot(x,y);小整理:MATLAB基本绘图函数plot: x轴与y轴均为线性刻度(Linear scale)loglog: x轴与y轴均为对数刻度(Logarithmic scale)semilogx: x轴为对数刻度,y轴为线性刻度semilogy: x轴为线性刻度,y轴为对数刻度若要画出多条曲线,只需将座标对依次放入plot函数即可:hold on 保持当前图形,以便继续画图到当前坐标窗口hold off 释放当前图形窗口title(’图形名称’)(都放在单引号内)xlabel(’x轴说明’)ylabel(’y轴说明’)text(x,y,’图形说明’)legend(’图例1’,’图例2’,…)plot(x, sin(x), x, cos(x));若要改变颜色,在座标对後面加上相关字串即可:plot(x, sin(x), 'c', x, cos(x), 'g');若要同时改变颜色及图线型态,也是在座标对後面加上相关字串即可:plot(x, sin(x), 'co', x, cos(x), 'g*');小整理:plot绘图函数的叁数字元、颜色元、图线型态,y 黄色 .点k 黑色o 圆w 白色x xb 蓝色++g 绿色* *r 红色- 实线c 亮青色: 点线m锰紫色-. 点虚线-- 虚线plot3 三维曲线作图图形完成后,我们可用axis([xmin,xmax,ymin,ymax])函数来调整图轴的范围: axis([0, 6, -1.2, 1.2]);axis函数的功能丰富,其常用的用法有:axis equal :纵横坐标轴采用等长刻度axis square:产生正方形坐标系(默认为矩形)axis auto:使用默认设置axis off:取消坐标轴axis on :显示坐标轴此外,MATLAB也可对图形加上各种注解与处理:xlabel('Input Value'); % x轴注解ylabel('Function Value'); % y轴注解title('Two Trigonometric Functions'); % 图形标题legend('y = sin(x)','y = cos(x)'); % 图形注解grid on; % 显示格线我们可用subplot来同时画出数个小图形於同一个视窗之中:subplot(2,2,1); plot(x, sin(x));subplot(2,2,2); plot(x, cos(x));subplot(2,2,3); plot(x, sinh(x));subplot(2,2,4); plot(x, cosh(x));MATLAB还有其他各种二维绘图函数,以适合不同的应用,详见下表。
第四讲绘图功能作为一个功能强大的工具软件,Matlab 具有很强的图形处理功能,提供了大量的二维、三维图形函数。
由于系统采用面向对象的技术和丰富的矩阵运算,所以在图形处理方面即常方便又高效。
4.1 二维图形一、plot函数函数格式:plot(x,y)其中x和y为坐标向量函数功能:以向量x、y为轴,绘制曲线。
【例1】在区间0≤X≤2 内,绘制正弦曲线Y=SIN(X),其程序为:x=0:pi/100:2*pi;y=sin(x);plot(x,y)一、plot函数【例2】同时绘制正、余弦两条曲线Y1=SIN(X)和Y2=COS(X),其程序为:x=0:pi/100:2*pi;y1=sin(x);y2=cos(x);plot(x,y1,x,y2)plot函数还可以为plot(x,y1,x,y2,x,y3,…)形式,其功能是以公共向量x为X轴,分别以y1,y2,y3,…为Y轴,在同一幅图内绘制出多条曲线。
一、plot函数(一)线型与颜色格式:plot(x,y1,’cs’,...)其中c表示颜色,s表示线型。
【例3】用不同线型和颜色重新绘制例4.2图形,其程序为:x=0:pi/100:2*pi;y1=sin(x);y2=cos(x);plot(x,y1,'go',x,y2,'b-.')其中参数'go'和'b-.'表示图形的颜色和线型。
g表示绿色,o表示图形线型为圆圈;b表示蓝色,-.表示图形线型为点划线。
一、plot函数(二)图形标记在绘制图形的同时,可以对图形加上一些说明,如图形名称、图形某一部分的含义、坐标说明等,将这些操作称为添加图形标记。
title(‘加图形标题');xlabel('加X轴标记');ylabel('加Y轴标记');text(X,Y,'添加文本');一、plot函数(三)设定坐标轴用户若对坐标系统不满意,可利用axis命令对其重新设定。
第四讲 Matlab绘图4.1 二维图形4.2 数据分析图4.3 三维图形4.1 二维图形1、基本图形的绘制plot(x,y) 对向量x绘制向量y。
以x为横坐标,y为纵坐标,按照坐标(xi ,yi)的有序排列绘制曲线。
plot(...,str) 使用字符串str指定的颜色和线型进行绘图。
例1:>> x=-pi:0.02*pi:pi;>> y=sin(x).*x.^2;>> plot(x,y)ezplot(f,xmin,xmax) 绘制函数f在区间[xmin,xmax]上的图形。
如果省略xmin和xmax参数,区间将大概取在-2pi——2pi之间。
由于ezplot命令使用算法来判断该函数变化显著的区间,因此区间的选取是不固定的。
例2:>> ezplot('sin(x).*x.^2')2、图形控制figure(gcf) 显示当前图形窗口。
只键入figure命令则创建新的图形窗口;shg 显示当前图形窗口,等价于figure(gcf)。
hold on 保持当前图形。
允许在当前图形状态下,使用同样的缩放比例加入另一个图形。
hold off 释放图形窗口,这样下一个图形将称为当前图形。
这是缺省状态。
hold 在hold on和hold off之间进行切换。
subplot(m,n,p) 将图形窗口分割成m行n列,并设置p所指定的子窗口为当前窗口。
子窗口按行由左至右,由上至下进行编号。
这一命令在Matlab的当前版本中也被写作subplot(mnp)。
axis…)用行向量中给出的值,设置坐标轴的最大和最小值。
对于二维图形,该向量中含有元素: [xmin, xmax, ymin, ymax]。
对于三维图形,是[xmin, xmax, ymin, ymax,zmin, zmax]。
axis ~~ ~~的不同参数将给出不同的结果:1.manual 固定坐标轴刻度。
如果当前图形窗口为hold on状态,则后面的图形将采用同样的刻度2.auto 把坐标轴刻度重新设置为缺省状态值。
3.equal 设置x轴和y轴为同样的刻度增量。
4.tight 以数据的大小为坐标轴的范围。
5.ij 翻转y轴,使得正数在下,负数在上。
6.xy 复位y轴,使正数在上。
7.off 坐标轴消隐。
8.on 绘制坐标轴。
title(txt) 在图形窗口顶端的中间位置输出字符串txt作为标题。
xlabel(txt) 在x轴下的中间位置输出字符串txt作为标注。
ylabel(txt) 在y轴边上的中间位置输出字符串txt作为标注。
zlabel(txt) 在z轴边上的中间位置输出字符串txt作为标注。
text(x,y,txt) 在图形窗口的(x,y)处写字符串txt。
坐标x和y按照与所绘制图形相同的刻度给出。
对于向量x和y,字符串txt写在(xi,yi)的位置上。
如果t x t是一个字符串向量,即一个字符矩阵,且与x, y有相同的行数,则第i行的字符串将写在图形窗口的(xi,yi)的位置上。
gtext(txt) 通过使用鼠标或方向键,移动图形窗口中的十字光标,让用户将字串t xt放置在图形窗口中。
当十字光标走到所期望的位置时,用户按下任意键或鼠标上的任意按钮,字符串将会写入在窗口中。
legend(str1,str2 , . . .pos)在当前图上输出图例,并用说明性字符串str1,str2等作为标 注。
如果指定参数pos ,则图例将按下面所述放置: -1:将图例框放在坐标轴外的右侧。
0:将图例框放在坐标轴内侧。
1:将图例框放在右上角。
2:将图例框放在左上角。
3:将图例框放在左下角。
4:将图例框放在右下角。
legend off 从当前图形中清除图例。
[x,y]=ginput 从图形窗口中读取坐标值。
在图形窗口中放置一个光标,用户可以通过鼠标或方向键对光标进行定位,并且通过按下鼠标按钮或键盘上任意键,将坐标值传递到M AT L A B 中。
这些坐标值保存在向量x 和y 中。
这一过程直到按下‘回车’键才终止。
-6-4-20246-4-3-2-101234sin(x)/xx-axisy -a x i s>> t=-2*pi:0.02*pi:2*pi; >> x=t+(t==0)*eps; >> y=sin(x)./x; >> plot(x,y,'r') >> title('sin(x)/x') >> xlabel('x-axis') >> ylabel('y-axis') >> text(0,1,'summit') >> hold on >> sy=sin(t); >> cy=cos(t);>> plot(t,sy ,'b',t,cy,'k')>> legend('sin(x)/x','sin(x)','cos(x)')>> axis equal4.2数据分析图[m,y]=hist(x) 在x的最大值和最小值之间等分成10个区间,在这个区间上画出统计频数直方图。
向量y 的元素为将min(x) 和max(x)之间分成10个等间距的值,向量m为在每个区间内值的个数。
[m,y]=hist(x,n) 在n个等间距区间上画统计频数直方图。
>> y=randn(10000,1);>> [n,m]=hist(y,30)n =Columns 1 through 31 2 2Columns 4 through 610 11 23Columns 7 through 941 74 143Columns 10 through 12259 384 505Columns 13 through 15660 870 990Columns 16 through 18989 1010 969Columns 19 through 21899 701 543Columns 22 through 24349 226 144Columns 25 through 2794 52 26Columns 28 through 3010 11 2m =Columns 1 through 4-4.0833 -3.8198 -3.5563 -3.2929Columns 5 through 8-3.0294 -2.7659 -2.5024 -2.2389Columns 9 through 12-1.9754 -1.7119 -1.4484 -1.1850Columns 13 through 16-0.9215 -0.6580 -0.3945 -0.1310Columns 17 through 200.1325 0.3960 0.6594 0.9229Columns 21 through 241.1864 1.4499 1.7134 1.9769Columns 25 through 282.2404 2.5038 2.76733.0308Columns 29 through 303.2943 3.5578>> hist(y,30)-5-4-3-2-101234020040060080010001200bar(x,y) 在由向量x 指定的位置上画y 的条形图。
-15-10-5051015>> x=-10:10; >> y=x.^2;>> bar(x,y)pie(x,explode) 绘制向量x 的饼图。
如果sum(x)< 1,则将给出一个不完全的饼图。
向量explode 与向量x 的维数相同,并且explode 中不为零的元素所对应的相应部分将从饼图中独立出来。
>> subplot(221)>> pie([0.1 0.2 0.3 0.4])>> title('pie([0.1 0.2 0.3 0.4])') >> subplot(222)>> pie([0.1 0.2 0.3 0.3])>> title('pie([0.1 0.2 0.3 0.3])') >> subplot(223) >> pie([1 2 3 3])>> title('pie([1 2 3 3])') >> subplot(224)>> pie([0.1 0.2 0.3 0.3],[0 0 1 0])>> title('pie([0.1 0.2 0.3 0.3],[0 0 1 0])')pie([0.1 0.2 0.3 0.4])pie([0.1 0.2 0.3 0.3])33%pie([1 2 3 3])pie([0.1 0.2 0.3 0.3],[0 0 1 0])4.2三维图形[U,V]=meshgrid(x,y) 用来自向量x 和y 的x 坐标和y 坐标形成网格,并生成矩阵。
长度为n 的向量 x 包含升序排列的x 坐标,而长度为m 的向量y 包含升序排列的y 坐标,分别复制m 和n 次形成两个m ×n 的矩阵U 和V 。
这些矩阵表示整个矩形区域内的x 和y 坐标。
[U,V]=meshgrid(x)等价于[U,V]=meshgrid(x,x)。
>> x=[-1 0 1]; >> y=[1 2 3 4];>> [X,Y]=meshgrid(x,y) X =-1 0 1-1 0 1 -1 0 1 -1 0 1 Y =1 1 12 2 23 3 34 4 4 >> Z=zeros(size(X)); >> mesh(X,Y ,Z) >> colormap([0 0 0])-11plot3(x,y,z) 用(xi,yi,zi)所定义的点绘制图形。
向量x 、y 和z 必须为等长度的。
plot3(x,y,z,str) 使用字符串str 确定的线型和颜色按照上面所述的方法绘制图形。
plot3(x1,y1,z1,str1,x2,y2,z2,str2,...)用字符串str1确定的线型和颜色对x1,y1,z1绘图,用字符串str2确定的线型和颜色对x2,y2,z2绘图...。