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,我们可以通过在在Matlab右上角的搜索界面输入"Types of MATLAB Plots",然后打开"Types of MATLAB Plots"文档,我们就能看到Matlab能够绘制如下图所示的各种图形。

Matlab不仅可以绘制二维的图像还可以绘制三维图像,甚至是动画,让你的学习、科研和工作中的画图简单又好看。下面三种不同类型的图像就是通过Matlab绘制的。

在确定要绘制什么图形的时候,最初不用太过于考虑图像中的细节问题,选好我们所需的绘图函数即可。确定绘图函数后,通过给定或者我们自己导入的基本数据和参数就能得到我们想要的图形。当然,Matlab是可以直接对图形的每个元素,如坐标轴、曲线(颜色、粗细)、文字等一系列的对象进行单独操作。在设定好图像的呈现方式(通过绘图函数实现)并不断调节好图形中的各个元素后,你就可以将属于你自己的绘图代码保存下来,以后只用导入数据就能够一键画好你想要的图像。在这里我以那个三维曲面动画图为例来讲解如何在Matlab中画图的。

三维曲面动图分解看来肯定是由一张一张的三维曲面图连续变化得到的,那么我们首先肯定是来制作单独的三维曲面图。通过到上面提到的Matlab图形类型文档中查看,我们可以在“表面和网格画图”(Surface and Mesh Plot)一栏中找到surf 还有mesh等函数来绘制三维曲面。在这里我们选取surf来进行绘制,那么surf这个函数是如何使用的呢?点开surf的文档介绍,里面有详细的surf的使用说明。通过Matlab自带的使用说明、示例或者在网上查看别人使用的方法。我们基本可以明确无论是使用surf(Z)还是surf(X,Y,Z)来进行三维平面画图,Z都是最关键的。假如Z是一个m行✖n列的矩阵,那么surf(Z)相当于是逐个把矩阵Z中的每个元素投射到三维空间中形成一个点,点的高度(z,同样也代表了颜色)就是元素具体的数值,x和y坐标则对应了元素在矩阵中索引位置。最然后把相邻的点用线连接起来,来组成一个一个细小的三维曲面,并最终绘制成看上去平滑的三维曲面。

比如,我们用想要画出f(x,y)=x^2+y^2的三维图,其中x和y的范围在-5到5之间。我们可以通过以下的代码来实现:

x=-5:0.25:5;%设定x的取值范围和精度

y=x;%y的取值范围和精度和x相同

[X,Y]=meshgrid(x,y);%返回和x与y相关的网格矩阵

Z=X.^2+Y.^2;%生成f(x,y)=x^2+y^2在区间范围内的所有值

surf(X,Y,Z);%绘制三维曲面图

最终我们得到了下面这张图

那么最后我们在这个图的基础上来绘制一个三维曲面动图吧!动画效果是曲面向下变平,继续往下弯曲到和往上弯曲时一样的程度,随后返回到初始状态。这个过程中实际上变动的是高度,也就是Z值,那么我们依次取N个不同的Z值并进行画图,然后把每一个图像连接在一起就行了。在Matlab中可以同生成gif格式的动图来实现以上功能。具体代码和效果图如下:

x=-5:0.25:5;%设定x的取值范围和精度

y=x;%y的取值范围和精度和x相同

[X,Y]=meshgrid(x,y);%返回和x与y相关的网格矩阵

Z=X.^2+Y.^2;%生成f(x,y)=x^2+y^2在区间范围内的所有值

fact=2*sin(0:0.1*pi:2*pi);%设定Z的变化因子,这里用了周期函数sin,并取了一整个周期的值

for k=1:length(fact)

surf(X,Y,fact(k)*Z);

axis([-5 5 -5 5 -100 100])%设定坐标轴范围

caxis([-120 120])%设定坐标取色范围

axis off%隐藏坐标轴

title('三维动画');%设定图像名称

frame=getframe(gcf); %获取当前画面

im=frame2im(frame);%制作gif文件,图像必须是index索引图像

[I,map]=rgb2ind(im,256);%转成gif图片,只能用256色

% 第一张直接保存到目录

imwrite(I,map,strcat('C: outiao80718','3D-Animation2','.gif'),'gif','Loopcount',inf,'DelayTime',0.1);

else% 剩下的每张图续接上一个图,每张图间隔为0.1秒

imwrite(I,map,strcat('C: outiao80718','3D-Animation2','.gif'),'gif','WriteMode','Append','DelayTime',0.1);

以上就是今天介绍的Matlab的画图功能,虽然只涉及到了一个画图函数,但具体如何去使用函数文中已做过介绍(代码里也写了备注),其他所有的函数也是如此。希望本文对你有所帮助,如果有什么想学的东西可以在下面留言,只要我知道的话会尽量回答。