Matlab入门到精通ch10.docx

1、Matlab入门到精通ch1010 句柄图形 与第7章的高层指令相比，本章的内容更深入MATLAB可视化功能的内核。编写本章的目的有两个：一，使读者更深入地理解高层绘图指令，从而可绘制出更精细更生动更个性的图形；二，使读者能利用低层图形指令和图形对象属性开发专用绘图函数。 本章在内容安排上有如下考虑： 保证概念、结构和方法的完整性：本章的前6节内容按由表及里、由浅入深的原则系统阐述句柄图形体系、图形对象、属性和操作方法。 突出要点、新点和难点：句柄图形体系有11个基本图形对象，每个对象的属性少则20几个，多则近百个。对此，MATLAB自带资料有详尽的文字说明。因此，本章只对最常用的、不可或缺的

2、、MATLAB老版本中所没有的、以及较难掌握的内容进行说明。 强调“可操作性”体现“范例引导概念”的本书宗旨：针对MATLAB自带资料缺少完整、可操作应用实例的 弱点，本章设计了17个算例，其中9个精心设计的完整应用范例就占本章一半以上篇幅。读者通过阅读或操作这些范例，可掌握各指令、属性之间的有机配合，从而更具体更真切地理解句柄图形。 在本章内容正式展开之前，先把MATLAB随带资料中涉及各对象属性的文件及查阅方法罗列如下。读者应重视这些最原始、最权威、最细节、任何其它书籍不能代替的资料。 使用Adobe Acrobat Reader阅读（或打印）以下PDF文件helppdf_docmatla

3、bgraphg.pdf ；helppdf_docmatlabrefrefbook2.pdf ； 使用Netscape Navigator或Microsoft Internet Explorer打开以下引导文件helptechdocinfotoolhgpropdoc_frame.htm 使用指令help或help window图形用户界面查看有关对象的资料。如help figure 可直接得到有关图对象的属性描述。 利用get , set 指令在MATLAB指令窗中，直接查询对象属性。10.1 句柄图形体系10.1.1 图形对象、对象句柄和句柄图形树结构10.1.2 对象属性10.2 图形对象的

4、操作10.2.1 图形对象创建指令一览10.2.2 对象句柄的获取方法10.2.2.1 基本方法10.2.2.2 句柄获取示例【*例10.2.2.2-1】画网线图，并得相应句柄；追溯法找所在图形窗句柄；gcf 和gca演示。clf reset;H_mesh=mesh(peaks(20) H_grand_parent=get(get(H_mesh,Parent),Parent)disp( 图柄 轴柄),disp(gcf gca) %显示当前图形窗和轴的句柄 H_mesh = 73.0135H_grand_parent = 1 图柄 轴柄 1.0000 72.0051图 10.2.2.2_1【*例

5、10.2.2.2-2】低层指令绘图，获得句柄；获取同轴上字对象的句柄和相应对象类型。clf reset,t=(0:100)/100*2*pi;H_line=line(Xdata,t,Ydata,sin(t)text(pi,0.8,fontsize14sin(t)H_c=get(get(H_line,parent),children) %轴之所有“子”的句柄T=get(H_c,Type) %轴之所有“子”对象名称 H_line = 72.0052H_c = 74.0116 72.0052T = text line 图 10.2.2.2_2【*例10.2.2.2-3】findobj指令的使用。cl

6、f reset,t=(0:pi/100:2*pi);tt=t*1 1;yy=sin(tt)*diag(0.5 1);plot(tt,yy),Hb=findobj(gca,Color,b) %在当前轴上寻找蓝线的句柄Hb = 72.0050 图 10.2.2.2_310.3 对象属性的获取和设置10.3.1 创建对象时设置属性10.3.2 get 和 set 10.3.3 对象属性的缺省设置和查询10.3.4 属性查询和设置示例【*例 10.3.4-1】创建二维图形时，分别用元胞数组和构架数组设置对象属性。clf reset,x=0:pi/12:2*pi;PN1=Color, LineWidth

7、,Marker; %属性名元胞数组PV1=1 0 0, 5 , d; %属性值元胞数组plot(sin(x),cos(x),PN1,PV1) %高层指令，元胞数组属性对设置axis squarePS.Color=0.7 0.7 0;PS.LineWidth=2; %构架数组属性line(sin(7*x),cos(7*x),PS); % 低层指令，构架数组属性设置。 图 10.3.4-1 创建对象时设置属性的二维图形【例 10.3.4-2】本例演示：影响line或plot画线时线型和色彩的“父”对象设置。（1）指令中直接指定线型或/和颜色：用“红虚点线”绘所有曲线。clf reset;t=(0:

8、pi/50:2*pi);k=0.4:0.1:1;Y=cos(t)*k;line(t,Y,Color,1 0 0,LineStyle,-.) % 图 10.3.4_2_1（2）轴对象属性 LineStyle 和 ColorOrder 的影响：以“黑实黑虚灰实灰虚”的循环次序绘线。clf resetset(gca,ColorOrder,0 0 0;0.7 0.7 0.7,LineStyle,-|:) %line(t,Y) 图 10.3.4_2_2（3）在“图对象”上，对轴的缺省属性 DefaultAxesLineStyleOrder 和 DefaultAxesColorOrder 设置所产生的影响

9、：以“红实蓝实红虚蓝虚”的循环次序绘线。clf resetset(gcf,DefaultAxesLineStyleOrder,-|:);set(gcf,DefaultAxesColorOrder,1 0 0;0 0 1);line(t,Y) 图 10.3.4_2_310.4 为低层指令绘图准备图/轴10.4.1 NextPlot属性10.4.2 准备图/轴的简捷指令newplot10.4.3 高层绘图文件的形成【例10.4.3-1】高层作图函数 surf.m 文件与底层作图指令 surface 的关系。surf.m function h = surf(varargin)cax = newplo

10、t; % 准备图形窗和轴，并返回轴句柄。if nargin = 0 error(Not enough input arguments.)elseif nargin = 1 if min( size( varargin1 ) ) = 1 error(Input argument must be a matrix not a vector or a scalar) else hh = surface(varargin1); % 单输入宗量格式创建面 endelse hh = surface(varargin:); % 多输入宗量格式创建面endnext = lower(get(cax,NextPl

11、ot); % 把大写字母变为小写if ishold % 假如当前图形不处在hold on状态为真view(3) % 在默认视点观看三维图形grid on % 画分格线endif nargout = 1 h = hh; % 输出宗量数为1时，将 surface 的句柄赋给变量 h 。end10.5 图形窗的色彩资源和光标属性10.5.1 色彩资源10.5.2 光标指针10.5.2.1 预定义的指针形状10.5.2.2 自定义指针形状10.6 轴对象10.6.1 轴位框的几何属性和多轴位框10.6.2 图形名和坐标轴名的句柄操作10.6.3 轴刻度的属性控制10.6.4 坐标轴尺度、方向、位置属性

12、10.6.5 照相机属性10.7 句柄图形应用专题10.7.1 光标形状的自制【*例 10.7.1-1】自制光标指针形状（本例只能在指令窗中运行、体验）。（1）运行以下指令，在屏幕的右上方（即第一象限）创建一个背景为“橘黄”色的图形窗，窗名为“试验窗”。（图形窗的外形见图10.7.1-1-2）bdw=0.01; %左右两侧边和底边的宽度tpw=0.15; %顶边宽度不能太小pos=1/2+bdw,2/3+bdw,1/2-2*bdw,1/3-bdw-tpw; %figure(Units,normalized,Position,pos,Color,0.9,0.65,0) %set(gcf,Name

13、,试验窗) % （2）为该图形窗制作一个“手指”状光标指针P=ones(16,16)*NaN;P(1,5)=1;P(2:14,4)=1;P(15,5)=1;P(16,6:11)=1;P(15,12)=1;P(9:14,13)=1;P(2:9,6)=1;P(9,7)=1;P(8,8)=1;P(9,9)=1;P(8,10)=1;P(9,11)=1;P(8,12)=1;P(2:14,5)=2;P(10:15,6:11)=2;P(9,8)=2;P(9,10)=2;P(9:14,12)=2;set(gcf,Pointer,Custom,PointerShapeCData,P,PointerShapeHo

14、tSpot,2,5) 图10.7.1-1-2 自定义窗名、背景色和光标形状的图形窗10.7.2 任意布置子图和轴外注释【*例 10.7.2-1】本例演示：axes轴位框设计、rectangle的运用、及轴外注释。所谓轴外注释，实际上是使用了两个轴位框。一个轴位框充满全部图形窗，其坐标框被隐去，而只写注释文字。而另一个比较小的轴位框用于绘图。这样从外表看去，注释就处于那小轴位框的外部。clf%图形数据的产生zeta2=0.2 0.4 0.6 0.8 1.0;n=length(zeta2);for k=1:n;Numk,1=1;Denk,1=1 2*zeta2(k) 1;endS=tf(Num,D

15、en); %产生单输入多输出系统t=(0:0.4:20); %时间采样点Y,x=step(S,t); %单输入多输出系统的响应tt=t*ones(size(zeta2); %为画彩带图，生成与函数值Y维数相同的时间矩阵。%产生全窗轴位框，并隐去坐标轴clf reset,H=axes(Position, 0, 0, 1, 1, Visible, off);%产生包含多行字符串的元胞数组str1=fontname隶书二阶系统阶跃响应; %str2=y(t) = 1 - beta-1e-zetatsin(betat + theta);str3= ;str4=fontname隶书其中：;str5=be

16、ta = (1 - zeta2)0.5;str6=theta = arctg(beta/zeta);str7=zeta = .2, .4, .6, .8, 1; %使H句柄轴对象成为当前轴，然后注释多行文字。set(gcf, CurrentAxes,H) %text(0.01, 0.73, str, FontSize, 12) %h1=axes(Position, 0.45, 0.45, 0.5, 0.5); %产生右半窗的轴位框ribbon(tt,Y,0.4) %在h1轴位框中画彩带图%对X轴、Z轴重标刻度值set(h1,XTickLabelMode,manual,XTickLabel,0|

17、0.4|0.8|1.2);%set(h1,ZTickLabel,0|1.0|2.0); %低层指令标识轴名set(get(h1,XLabel),String,zeta rightarrow,Rotation,17.5)set(get(h1,YLabel),String,leftarrow t,Rotation,-25) %set(get(h1,Zlabel),String,y rightarrow)h2=axes(Position,0.03, 0.08, 0.27, 0.27);%在左下角，产生小的轴位框。plot(tt,Y) %在h2轴对象上画二维图%在右下方画系统方块框图h3=axes(P

18、osition,0.37,0.04,0.63,0.32); %设置画框图的轴位框set(h3,Xlim,0,1.2,Ylim,0,0.5) %设置轴的刻度范围set(h3,DataAspectRatio,1 1 1) %设置刻度比例set(h3,ColorOrder,0,0,0) %设置绘线的首选用色set(h3,Visible,off) %隐去坐标轴hh1=rectangle(Position,0.5,0.2,0.4,0.2,Curvature,0,0); %画方框 hh2=rectangle(Position,0.2,0.26,0.08,0.08,Curvature,1,1); %画圆框

19、xx1=0.05:0.01:0.2;xx2=0.28:0.02:0.5;xx3=0.9:0.02:1.1;xx4=0.24:0.02:1;yy5=0.1:0.02:0.26;yy6=0.1:0.02:0.3;yy1=0.3*ones(size(xx1);yy2=0.3*ones(size(xx2);yy3=0.3*ones(size(xx3);yy4=0.1*ones(size(xx4);xx5=0.24*ones(size(yy5);xx6=ones(size(yy6);line(xx1,yy1);line(xx2,yy2);line(xx3,yy3);line(xx4,yy4);line(

20、xx5,yy5);line(xx6,yy6)line(0.17,0.3,Marker,MarkerFaceColor,k)line(0.47,0.3,Marker,MarkerFaceColor,k)line(1.1,0.3,Marker,MarkerFaceColor,k)line(0.24,0.23,Marker,MarkerFaceColor,k)line(0.17,0.35,Marker,+)text(0.27,0.23,-)text(0.05,0.35,u(t)text(1,0.35,y(t)text(0.6,0.26,s2 + 2zetas);xx7=0.56:0.02:0.84;

21、yy7=0.3*ones(size(xx7);line(xx7,yy7)text(0.68,0.35,1) 图10.7.2-1 轴属性设置的综合演示10.7.3 制作个性化双坐标系【*例 10.7.3-1】制作一个双坐标系用来表现高压和低温两个不同量的过渡过程。tp=(0:100)/100*5;yp=8+4*(1-exp(-0.8*tp).*cos(3*tp); %压力数据tt=(0:500)/500*40;yt=120+40*(1-exp(-0.05*tt).*cos(tt); %温度数据%产生双坐标系图形clf reset,h_ap=axes(Position,0.13,0.13,0.7,

22、0.75); %set(h_ap,Xcolor,b,Ycolor,b,Xlim,0,5,Ylim,0,15);nx=10;ny=6; %pxtick=0:(5-0)/nx):5;pytick=0:(15-0)/ny):15; %set(h_ap,Xtick,pxtick,Ytick,pytick,Xgrid,on,Ygrid,on)h_linet=line(tp,yp,Color,b); %set(get(h_ap,Xlabel),String,时间 rightarrow （分）)set(get(h_ap,Ylabel),String,压力 rightarrow(times10 5 Pa )h

23、_at=axes(Position,get(h_ap,Position); %set(h_at,Color,none,Xcolor,r,Ycolor,r); %set(h_at,Xaxislocation,top) %set(h_at,Yaxislocation,right,Ydir,rev) %set(get(h_at,Xlabel),String,fontsize15fontname隶书时间 rightarrow （分）)set(get(h_at,Ylabel),String, ( circC )fontsize15 leftarrow fontname隶书零下温度)set(h_at,Yl

24、im,0,210) %line(tt,yt,Color,r,Parent,h_at) %xpm=get(h_at,Xlim); %txtick=xpm(1):(xpm(2)-xpm(1)/nx):xpm(2); %tytick=0:(210-0)/ny):210; %set(h_at,Xtick,txtick,Ytick,tytick) % 图10.7.3-1 双坐标系图形10.7.4 连续变焦和飞驰图形【*例 10.7.4-1】通过CameraPosition设置的不断变化，使地球迎面飞来，贯穿而过，从地球另一面飞离而去。但在整个飞行过程中，相机镜头始终对着地球。（1）编写三维地球生成程序e

25、arth_zzy.m 函数文件earth_zzy.mfunction earth_zzy(ap)%erath_zyy.m 绘制三维地球% ap 取0时，相机视角采用自动设置；% 取1时，相机视角取缺省值的十分之一,因此地球显得较大。load topo %装载图象topo 和相应的图象色图 topomap1 figure(colormap,topomap1,Color,.8 .8 .8); %设置图形窗的色图和背景色x,y,z = sphere(50);azzy.DataAspectRatio = 1 1 1;azzy.PlotBoxAspectRatioMode = auto;fa = axe

26、s(Visible,off, azzy); %设置轴的数据宽高比和坐标框三度比szzy1.AmbientStrength = 0.1;szzy1.DiffuseStrength = 1;szzy1.SpecularColorReflectance = .5; szzy1.SpecularExponent = 20;szzy1.SpecularStrength = 1;surface(x,y,z,szzy1,FaceLighting,phong,FaceColor,texture,. EdgeColor,none,Cdata,topo,Parent,fa);%设置面对象 if ap=1,set(

27、fa,CameraViewAngle,0.1*get(fa,CameraViewAngle);end light(position,-1 0 1,color,0.5 1 0.5);light(position,-1.5 0.5 -0.5,color,.6 .2 .2);light(Position,1.5 1.5 -1);light(Position,0 -1.5 0,color,0.6 0.6 1);view(-17 26) （2）运行erath_zzy可以画出如下三维地球图。（在Notebook和指令窗中均可运行）earth_zzy(0) 图10.7.4-1 三维地球图形（3）编写飞驰程序fly_zzy.m脚本文件fly_zzy.m%fly_zzy.m 连续改变相机位置，产生贯穿地球的效果earth_zzy(0) % 调用函数文件，产生三维地球图形。 set(gca,CameraViewAngleMode,manual) %pos=get(gca,CameraPosition); %获取相机初始位置 tar=get(gca,CameraTarget); %获取相机目标位置kk=(0:2:40)/15;nk=length(k