matlab数据和函数的可视化.doc

实验五数据和函数的可视化

视觉是人们感受世界、认识自然的最重要依靠。数据可视化的目的在于：通过图形，从一堆杂乱的离散数据中观察数据间的内在关系，感受由图形所传递的内在本质。MATLAB一向注重数据的图形表示，并不断地采用新技术改进和完备其可视化功能。
本章将系统地阐述：离散数据表示成图形的基本机理；曲线、曲面绘制的基本技法和指令；特殊图形的生成和使用示例；如何使用线型、色彩、数据点标记凸现不同数据的特征；如何利用着色、灯光照明、反射效果、材质体现和透明度处理渲染、烘托表现高维函数的性状；如何生成和运用标识，画龙点睛般地注释图形；如何显示和转换unit8、unit16、double三种不同数据类型所体现的变址、灰度和真彩图象，如何读写各种标准图象格式文件；如何通过图形窗的交互操作对图形进行修饰、调整；如何打印和输出图形文件。
本章的图形指令只涉及MATLAB的“高层”绘图指令。这种指令的形态和格式友善，易于理解和使用。
整章内容遵循由浅入深、由基本到高级、由算例带归纳的原则。所有算例都是运行实例，易于读者实践试验，并从中掌握一般规律。
MATLAB从5.x向6.x版本升级后，旧版中的本章全部内容几乎可以不加修改地用于6.x版。此外，本章新版为适应升级增加了或改变了如下内容：
MATLAB从6.0版起，图形对象“面”、“块”、“象”具备了透明属性，进一步增强了计算结果可视化的感染力。为此，本章专设第6.5.4节，详细阐述透明度处理的机理和指令协调细节。
在MATLAB升级过程中，专门用于图像数据存储的unit8,unit16数据类型进一步完善。对此，本章专辟第6.6.3节说明这种数据类型的特点和使用注意事项。
本章还对升级后的图形窗界面的编辑功能进行了新的全面阐述（见第6.7节）。
引导
离散数据和离散函数的可视化
【例6.1.1-1】用图形表示离散函数。
n=0:12;
y=1./abs(n-6);
plot(n,y,'r*','MarkerSize',20)
gridon

图6.1-1

连续函数的可视化
【例6.1.2-1】用图形表示连续调制波形。
t1=(0:11)/11*pi; % <1>
y1=sin(t1).*sin(9*t1);
t2=(0:100)/100*pi; % <3>
y2=sin(t2).*sin(9*t2);
subplot(2,2,1),plot(t1,y1,'r.'),axis([0,pi,-1,1]),title('子图(1)')
subplot(2,2,2),plot(t2,y2,'r.'),axis([0,pi,-1,1]),title('子图(2)')
subplot(2,2,3),plot(t1,y1,t1,y1,'r.')
axis([0,pi,-1,1]),title('子图(3)')
subplot(2,2,4),plot(t2,y2)
axis([0,pi,-1,1]),title('子图(4)')

图6.1-2

可视化的一般步骤
绘制二维图形的一般步骤
绘制三维图形的一般步骤
二维曲线绘图的基本操作
plot的基本调用格式
【例6.2.1-1】简单例题，比较方便的试验指令。
t=(0:pi/50:2*pi)';k=0.4:0.1:1;Y=cos(t)*k;plot(t,Y)

图6.2-1

【例6.2.1-2】用图形表示连续调制波形及其包络线。
t=(0:pi/100:pi)'; % <1>
y1=sin(t)*[1,-1]; % <2>
y2=sin(t).*sin(9*t); % <3>
t3=pi*(0:9)/9; % <4>
y3=sin(t3).*sin(9*t3);plot(t,y1,'r:',t,y2,'b',t3,y3,'bo') % <5>
axis([0,pi,-1,1]) % <6>

图6.2-2

【例6.2.1-3】用复数矩阵形式画Lissajous图形。（在模拟信号时代，Lissajous图形常用来测量信号的频率。）
t=linspace(0,2*pi,80)'; % <1>
X=[cos(t),cos(2*t),cos(3*t)]+i*sin(t)*[1,1,1]; %(80x3)的复数矩阵
plot(X) % <3>
axissquare % <4>
legend('1','2','3')

图6.2-3

【例6.2.1-4】采用模型画一组椭圆。
th=[0:pi/50:2*pi]';
a=[0.5:.5:4.5];
X=cos(th)*a;
Y=sin