《MATLAB基础》实验8报告1.docx
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《MATLAB基础》实验8报告1
评分
大理学院实验报告
2014—2015学年度第2学期
课程名称MATLAB基础
实验名称图像二维与三维可视化2
专业班级2013级生物医学工程
姓名
学号
实验日期2014年12月15日
实验地点工科楼503
一、实验目的
MATLAB提供了强大的图形处理功能，本次实验旨在使学生熟悉和掌握应有的MATLAB实现二维图形和三维图形的绘制和控制与表现方法。
二、实验环境
1、硬件配置：
计算机：
Intel（R）
Pentium（R）4CPU2.80GHz
2.81GHz,1.00GB的内存
2、软件环境：
MATLAB7.0
三、实验内容
1.根据
绘制平面曲线，并分析参数a对其形状的影响。
2.完成以下各题，将答案写入实验报告，并在机器上运行结果验证
（1）绘制三维圆柱螺旋线，
要求给出相应的坐标轴和标题附加标注，螺旋线为蓝色虚线。
（2）
，当x和y的取值范围均为-3到3时，用建立子窗口的方法在同一个图形窗口中绘制出三维线图，网线图，表面图和带渲染效果的表面图。
四、实验结果与分析
（包括实验原理、数据的准备、运行过程分析、源程序（代码）、图形图象界面等）
一、实验原理：
1.二维数据曲线图
（1）绘制单根二维曲线plot（x,y）；
（2）绘制多根二维曲线plot（x,y）当x是向量，y是有一维与x同维的矩阵时，则绘制多根不同颜色的曲线。
当x,y是同维矩阵时，则以x,y对应元素为横、纵坐标分别绘制曲线，曲线条数等于矩阵的数列。
（3）含有多个输入参数的plot函数plot（x1,y1,x2,y2,...,xn,yn）
（4）具有两个纵坐标度的图形plotyy（x1,y1,x2,y2）
2.图形标注与坐标控制
（1）title（图形名称）
（2）xlabel（x轴说明）
（3）ylabel（y轴说明）
（4）text（[xminxmaxyminymaxzminzmax]）
3.图形窗口的分割
subplot（m,n,p）
4.三维曲线
plot3（x1,y1,z1,选项1，x2,y2,选项2，...,xn,yn,zn,选项n）
5.三维曲面
Mesh（x,y,z,c）与surf（x,y,z,c）。
一般情况下，x,y,z是维数相同的矩阵。
x,y是网格坐标矩阵，z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。
二、数据的准备、运行及分析
>>%第一题
%第一次从键盘输入a的值时，a取-5到5之间的数
a=input（'a='）%用input从键盘输入a的值
z=x^2/a^2+y^2/（25-a^2）-1;%把1移到方程x^2/a^2+y^2/（25-a^2）=1的左边，并整理为z=x^2/a^2+y^2/（25-a^2）-1
subplot（2,2,1）%2,2表示将图像分为2x2个子区域，1表示在第一个区域中绘制图像
ezplot（z,[-55]）%ezplot：
符号绘图函数，在图形窗口绘出函数的图形。
x,y都取-5到5
title（'椭圆1'）%给图形加标题
xlabel（'x取-5至5'）%给x轴加说明
ylabel（'y取-5至5'）%给y轴加说明,并自动旋转90度
%第二次从键盘输入a的值时，a取-5到5之间的数
a=input（'a='）%用input从键盘输入a的值
z=x^2/a^2+y^2/（25-a^2）-1;%把1移到方程x^2/a^2+y^2/（25-a^2）=1的左边，并整理为z=x^2/a^2+y^2/（25-a^2）-1
subplot（2,2,2）%2,2表示将图像分为2x2个子区域，2表示在第二个区域中绘制图像
ezplot（z,[-55]）%ezplot：
符号绘图函数，在图形窗口绘出函数的图形。
x,y都取-5到5
title（'椭圆2'）%给图形加标题
xlabel（'x取-5至5'）%给x轴加说明
ylabel（'y取-5至5'）%给y轴加说明,并自动旋转90度
%第三次从键盘输入a的值时，a取-20到20之间的数
a=input（'a='）%用input从键盘输入a的值
z=x^2/a^2+y^2/（25-a^2）-1;%把1移到方程x^2/a^2+y^2/（25-a^2）=1的左边，并整理为z=x^2/a^2+y^2/（25-a^2）-1
subplot（2,2,3）%2,2表示将图像分为2x2个子区域，3表示在第三个区域中绘制图像
ezplot（z,[-2020]）%ezplot：
符号绘图函数，在图形窗口绘出函数的图形。
x,y都取-20到20
title（'双曲线1'）%给图形加标题
xlabel（'x取-20至20'）%给x轴加说明
ylabel（'y取-20至20'）%给y轴加说明,并自动旋转90度
%第四次从键盘输入a的值时，a取-20到20之间的数
a=input（'a='）%用input从键盘输入a的值
z=x^2/a^2+y^2/（25-a^2）-1;%把1移到方程x^2/a^2+y^2/（25-a^2）=1的左边，并整理为z=x^2/a^2+y^2/（25-a^2）-1
subplot（2,2,4）%2,2表示将图像分为2x2个子区域，4表示在第四个区域中绘制图像
ezplot（z,[-2020]）%ezplot：
符号绘图函数，在图形窗口绘出函数的图形。
x,y都取-20到20
title（'双曲线2'）%给图形加标题
xlabel（'x取-20至20'）%给x轴加说明
ylabel（'y取-20至20'）%给y轴加说明,并自动旋转90度
a=-2%从键盘输入a=-2
a=
-2
a=3%从键盘输入a=3
a=
3
a=-10%从键盘输入a=-10
a=
-10
a=15%从键盘输入a=15
a=
15
>>
第一题图形
结论及图像分析：
上图都是a取不同值时所产生的，由此可知：
当所取的a的绝对值小于5时，图像为椭圆；当所取的a的绝对值大于5时，图像为双曲线。
%第二题
（1）
t=0:
pi/10:
10*pi;%t取值0到10*pi,步长pi/10
plot3（sin（t）,cos（t）,t,'b--'）%plot3:
绘制三维曲线，b:
蓝色；--：
虚线
gridon%显示当前坐标轴下的网格线
axissquare%设置坐标系为等长坐标系，各坐标轴的刻度根据数据范围自动选择
title（'三维圆柱螺旋线'）%给整个图像加标题
xlabel（'x=sin（t）'）%给横坐标轴加说明
ylabel（'y=cos（t）'）%给纵坐标轴加说明，并自动旋转90度
zlabel（'z=t'）%给z轴加说明
第二题
（1）的图
结论及图像分析：
当t的步长取得较小时，图形比较密集，看不出所设置的虚线效果，所以，在此t的步长取大点好。
用gridon在坐标轴下显示网格线更具有立体效果。
%第二题
（2）
x=-3:
0.5:
3;%x取值-3到3，步长0.5
y=-3:
0.5:
3;;%y取值-3到3，步长0.5
[X,Y]=meshgrid（x,y）;%讲x和y指定的区域转化为数组X和Y,X的行为x的复制，Y的列为y的复制
Z=Y+X.*exp（-X.^2-Y.^2）;%此式即为z=y+x.*exp（-x.^2-y.^2）,其中使用点乘，点方
subplot（2,2,1）%2,2表示将图像分为2x2个子区域，1表示在第一个区域中绘制图像
plot3（X,Y,Z）%plot3:
绘制三维线图
title（'三维线图'）%给整个图像加标题
xlabel（'x=-3:
0.5:
3'）%给横坐标轴加说明
ylabel（'y=-3:
0.5:
3'）%给纵坐标轴加说明，并自动旋转90度
zlabel（'Z=Y+X.*exp（-X.^2-Y.^2）'）%给z轴加说明
subplot（2,2,2）%2,2表示将图像分为2x2个子区域，最后一个2表示在第二个区域中绘制图像
mesh（X,Y,Z）%mesh：
绘制三维网格图
title（'网线图'）%给整个图像加标题
xlabel（'x=-3:
0.5:
3'）%给横坐标轴加说明
ylabel（'x=-3:
0.5:
3'）%给纵坐标轴加说明，并自动旋转90度
zlabel（'Z=Y+X.*exp（-X.^2-Y.^2）'）%给z轴加说明
subplot（2,2,3）%2,2表示将图像分为2x2个子区域，3表示在第三个区域中绘制图像
surf（X,Y,Z）%surf:
绘制三维表面图
title（'表面图'）%给整个图像加标题
xlabel（'x=-3:
0.5:
3'）%给横坐标轴加说明
ylabel（'y=-3:
0.5:
3'）%给纵坐标轴加说明，并自动旋转90度
zlabel（'Z=Y+X.*exp（-X.^2-Y.^2）'）%给z轴加说明
subplot（2,2,4）%2,2表示将图像分为2x2个子区域，4表示在第四个区域中绘制图像
surf（X,Y,Z）%surf:
绘制三维表面图
shadinginterp%进行色彩的插值处理，使色彩平滑过渡
title（'带渲染效果的表面图'）%给整个图像加标题
xlabel（'x=-3:
0.5:
3'）%给横坐标轴加说明
ylabel（'y=-3:
0.5:
3'）%给纵坐标轴加说明，并自动旋转90度
zlabel（'Z=Y+X.*exp（-X.^2-Y.^2）'）%给z轴加说明
第二题
（2）的图
结论及图像分析：
用subplot（m,n,p）分割图形窗口，m,n表示将图像分为mxn个子区域，p表示在第p个区域中绘制图像；上图的最后一个子图用shadinginterp进行色彩的插值处理，使色彩平滑过渡。
五、实验小结：
（包括主要实验问题的最终结果描述、详细的收获体会，待解决的问题等）
【1】当要分析参数的取值对图像形状的影响时，用subplot创建多个子图，方便查看分析；
【2】绘制图形时，用title给图形加个名称，并用xlabel、ylabel给坐标轴加说明，便于观看；
【3】有时自变量步长的取值要根据所需图像取合适的值。
【4】此次实验不仅巩固了前面所学的知识，而且在操作中还学会了很多处理错误的方法。
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