[ZZ]Matlab繪圖函數

為了顯示三維圖形，MATLAB提供了各種各樣的函數。有一些函數可在三維空間中畫線，而另一些可以畫曲面與線格架構。另外，顏色可以用來代表第四維。當顏色以這種方式使用時，由於它不再象照片中那樣顯示資訊的自然屬性----色彩，而且也不是基本資料的內在屬性，所以它稱作偽彩色。為了簡化對三維圖形的討論，對顏色的介紹延遲到下一章。在這一章，主要討論繪製三維圖形的基本概念。
以下所討論的函數和它們的特徵總結在表2、表3、表4和表5中：
表2
contour二維等值線圖，即從上向下看contour3等值線圖contour3等值線圖fill3填充的多邊形mesh網格圖meshc具有基本等值線圖的網格圖meshz有零平面的網格圖pcolor二維偽彩色繪圖，即從上向下看surf圖plot3直線圖quiver二維帶方向箭頭的速度圖surf曲面圖surfc具有基本等值線圖的曲面圖surfl帶亮度的曲面圖waterfall無交叉線的網格圖 
                  表示3
axis修正座標軸屬性clf清除圖形視窗clabel放置等值線標籤close關閉圖形視窗figure建立或選擇圖形視窗getframe捕捉動畫楨grid放置網格griddata對畫圖用的資料進行插入hidden隱蔽網格圖線條hold保留當前圖形meshgrid產生三維繪圖資料movie放動畫moviein建立楨矩陣，儲存動畫shading在曲面圖和偽彩色圖中用分塊、平滑和插值加陰影subplot在圖形視窗內畫子圖text在指定的位置放文本title放置標題view改變圖形的視角xlabel放置x軸標記ylabel放置y軸標記zlabel放置z軸標記
表4
view(az,el)設定視圖的方位角az和仰角elview([az,el])view([x,y,z])在笛卡兒座標系中沿向量[x,y,z]正視原點設定視圖，例如view([0 0 1])=view(0,90)view(2)設定預設的二維視圖，az=0，el=90view(3)設定預設的三維視圖，az=-37.5，el=30[az,el]=view返回當前的方位角az和仰角elview(T)用一個4×4的轉置矩陣T來設定視圖T=view返回當前的4×4轉置矩陣
表5
mmcont2(X,Y,Z,C)具有顏色映象的二維等值線圖mmcont3(X,Y,Z,C)具有顏色映象的三維等值線圖mmspin3d(N)旋轉當前圖形的三維方位角來製作動畫mmview3d用滑標來調整視角
另外提醒一點，Matlab的reshape函數是列優先的，如：
y =     1     2     3     4     5     6
reshape(y,3,2)=
     1     4
     2     5
     3     6
而不是      1 2   3
                 4 5    6
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一、直接繪圖函數
直接繪圖函數有兩個，fplot和ezplot
1.fplot
fplot命令的調用格式主要有：
（1）fplot(fun,lims,str,tol):直接繪製函數y=fun(x)的圖形。其中，lims為一個向量，若lims只包含兩個元素則表示x軸的範圍：[xmin,xmax]。若lims包含四個元素則前兩個元素表示x軸的範圍：[xmin,xmax]，後兩個元素表示y軸的範圍：[ymin,ymax]。str可以指定圖形的線型和顏色。tol的值小於1，代表相對誤差，預設值為0.002，即0.2%。
>>fplot(@humps,[-1,5])  %在[-1,5]範圍內繪製函數humps
上述命令中，@humps表示以函數控制代碼的形式引用函數。(C:\Program Files\MATLAB\R2009a\toolbox\matlab\demos\humps.m)。
（2）fplot(fun,lims,n):用最少n+1個點來繪製函數fun的圖形，其中n大於等於1。
>>fplot('x^2',[-1 1])  %在[-1,1]範圍內繪製函數y=x^2

 

2. ezplot,ezplot3
ezplot命令是繪製符號運算式的自變數和對應各函數值的二維曲線，ezplot3命令用於繪製三維曲線。
(1) 曲線繪圖
文法：
ezplot(F,[xmin,xmax],fig)   %畫符號運算式F的圖形
說明：F是將要畫的符號函數；[xmin,xmax]是繪圖的自變數範圍，省略時預設值為[－2л，2л]；fig是指定的圖形視窗，省略時預設為當前圖形視窗。
例：
>>y =sym('-1/3*x^3+1/3*x^4')  
y =
-1/3*x^3+1/3*x^4  
>>ezplot(y)   %繪製符號函數y在[－2л，2л]中的圖形
>>ezplot(y,[0,100])   %繪製符號函數y在[0,100]中的圖形
又例
>>x=sym('sin(t)');
>>y=sym('cos(t)');
>>z=sym('t');
>>ezplot3(x,y,z,[0,10*pi],'animate')  %繪製t在[0,10*pi]範圍的三維曲線 
(2)曲面繪製
如
>>ezmesh('sin(x)*exp(-t)','cos(x)*exp(-t)','x',[0,2*pi])；
ezmesh意為Easy to use 3-D mesh plotter,所以其調用格式簡單，繪圖方便。

（3）其它繪圖命令
MATLAB還提供了如下表所示的較常用繪圖命令。這些命令的舉例都是對字串函數進行繪圖，同樣也可用於符號運算式繪圖。
命令名 含義 舉例
ezcontour 畫等高線 ezcontour('x*sin(t)',[-4,4])
ezcontourf 畫帶填充顏色等高線 ezcontourf('x*sin(t)',[-4,4])
ezmesh 畫三維網線圖 ezmesh('sin(x)*exp(-t)','cos(x)*exp(-t)','x',[0,2*pi])
ezmeshc 畫帶等高線的三維網線圖 ezmeshc('sin(x)*t',[-pi,pi])
ezpolar 畫極座標圖  ezpolar('sin(t)',[0,pi/2])
ezsurf 畫三維曲面圖 ezsurf('x*sin(t)','x*cos(t)','t',[0,10*pi])
ezsurfc 畫帶等高線的三維曲面圖 ezsurfc('x*sin(t)','x*cos(t)','t',[0,pi,0,2*pi])

 

二、網格法繪製三維曲面
1.產生三維資料
在MATLAB中，利用meshgrid函數產生平面地區內的網格座標矩陣。其格式為：
x=a:d1:b; y=c:d2:d;
[X,Y]=meshgrid(x,y);
語句執行後，矩陣X的每一行都是向量x，行數等於向量y的元素的個數，矩陣Y的每一列都是向量y，列數等於向量x的元素的個數。
2.繪製三維曲面的函數
surf函數和mesh函數的調用格式為：
mesh(x,y,z,c)
surf(x,y,z,c)
一般情況下，x,y,z是維數相同的矩陣。x,y是網格座標矩陣，z是網格點上的高度矩陣，c用於指定在不同高度下的色彩範圍。
例：
用曲面圖表現函數y=x^2+y^2。
clf,x=-4:4;y=x;[X,Y]=meshgrid(x,y);
Z=X.^2+Y.^2;
surf(X,Y,Z); %或mesh(X,Y,Z)