matlab入门经典教程第九章 句柄图形.docx

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matlab入门经典教程第九章句柄图形

第九章句柄图形

与第6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、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AdobeAcrobatReader阅读（或打印）以下PDF文件

help\pdf_doc\matlab\graphg.pdf；

help\pdf_doc\matlab\refbook.pdf,refbook2.pdf,refbook3.pdf；

●使用HelpNavigator/Browser帮助导航/浏览器或直接指令help查看有关图形对象的资料。

如helpfigure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。

本章内容已根据MATLAB6.5版中运行情况修正。

但值得指出：

MATLAB从5.x版向6.x版的升级对本章内容的扩展和影响很小。

9.1句柄图形体系

9.1.1图形对象、对象句柄和句柄图形树结构

（1）图形对象

（2）句柄

（3）句柄图形的结构

9.1.2对象属性

（1）属性

（2）缺省属性

9.2图形对象的操作

9.2.1图形对象创建指令一览

9.2.2对象句柄的获取方法

9.2.2.1基本方法

（1）从图形创建指令获得句柄

（2）追溯法获取图柄

（3）当前对象句柄的获取

（4）根据对象特性获取句柄

（5）根据对象“标签”获取句柄

9.2.2.2句柄获取示例

【例9.2.2.2-1】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。

（为省篇幅，图形略）

clfreset;H_mesh=mesh（peaks（20））

H_grand_parent=get（get（H_mesh,'Parent'）,'Parent'）

disp（'图柄轴柄'）,disp（[gcfgca]）

H_mesh=

100.0016

H_grand_parent=

1

图柄轴柄

1.000099.0010

【例9.2.2.2-2】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。

（为省篇幅，图形略）

clfreset,t=（0:

100）/100*2*pi;H_line=line（'Xdata',t,'Ydata',sin（t））

text（pi,0.8,'\fontsize{14}sin（t）'）

H_c=get（get（H_line,'parent'）,'children'）

T=get（H_c,'Type'）

H_line=

99.0011

H_c=

101.0005

99.0011

T=

'text'

'line'

【例9.2.2.2-3】findobj指令的使用。

（为省篇幅，图形略）

clfreset,t=（0:

pi/100:

2*pi）';tt=t*[11];yy=sin（tt）*diag（[0.51]）;

plot（tt,yy）,Hb=findobj（gca,'Color','b'）

Hb=

99.0012

9.3对象属性的获取和设置

9.3.1创建对象时设置属性

9.3.2get和set

9.3.3对象属性的缺省设置和查询

9.3.4属性查询和设置示例

【例9.3.4-1】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。

clfreset,x=0:

pi/12:

2*pi;

PN1={'Color','LineWidth','Marker'};

PV1={[100],5,'d'};

plot（sin（x）,cos（x）,PN1,PV1）

axissquareoff

PS.Color=[0.70.70];PS.LineWidth=2;

line（sin（7*x）,cos（7*x）,PS）;

图9.3-1

【例9.3.4-2】本例演示：

影响line或plot画线时线型和色彩的“父”对象设置。

出于篇幅考虑，本节算例的图形都被删去。

如要观察指令产生的图形，请读者自己运行相应指令。

（1）

t=（0:

pi/50:

2*pi）';k=0.4:

0.1:

1;Y=cos（t）*k;

line（t,Y,'Color',[100],'LineStyle','-.'）%<2>

（2）

clfreset

set（gca,'ColorOrder',[000;0.70.70.7],'LineStyle','-|:

'）%<4>

line（t,Y）

（3）

clfreset

set（gcf,'DefaultAxesLineStyleOrder','-|:

'）;%<8>

set（gcf,'DefaultAxesColorOrder',[100;001]）;

line（t,Y）

9.4为低层指令绘图准备图/轴

9.4.1'NextPlot'属性

9.4.2准备图/轴的简捷指令newplot

9.4.3高层绘图文件的形成

【例9.4.3-1】高层作图函数surf.m文件与底层作图指令surface的关系。

[surf.m]

functionh=surf（varargin）

cax=newplot;

ifnargin==0

error（'Notenoughinputarguments.'）

elseifnargin==1

ifmin（size（varargin{1}））==1

error（'Inputargumentmustbeamatrixnotavectororascalar'）

else

hh=surface（varargin{1}）;

end

else

hh=surface（varargin{:

}）;

end

next=lower（get（cax,'NextPlot'））;

if~ishold

view（3）

gridon

end

ifnargout==1

h=hh;

end

9.5图形窗的色彩资源和光标属性

9.5.1色彩资源

9.5.2光标指针

9.5.2.1预定义的指针形状

9.5.2.2自定义指针形状

9.6轴对象

9.6.1轴位框的几何属性和多轴位框

9.6.2图形名和坐标轴名的句柄操作

9.6.3轴刻度的属性控制

9.6.4坐标轴尺度、方向、位置属性

9.6.5照相机属性

9.7句柄图形应用专题

9.7.1光标形状的自制

【例9.7.1-1】自制光标指针形状

（1）

bdw=0.01;

tpw=0.15;

pos=[1/2+bdw,2/3+bdw,1/2-2*bdw,1/3-bdw-tpw];%<3>

figure（'Units','normalized','Position',pos,'Color',[0.9,0.65,0]）

%<4>

set（gcf,'Name','试验窗'）%<5>

（2）

步骤一：

图9.7-1

步骤二：

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,'PointerShapeHotSpot',[2,5]）

图9.7-2

9.7.2任意布置子图和轴外注释

【例9.7.2-1】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

%

zeta2=[0.20.40.60.81.0];n=length（zeta2）;

fork=1:

n;Num{k,1}=1;Den{k,1}=[12*zeta2（k）1];end

S=tf（Num,Den）;

t=（0:

0.4:

20）';

[Y,x]=step（S,t）;

tt=t*ones（size（zeta2））;

%

clfreset,H=axes（'Position',[0,0,1,1],'Visible','off'）;

%

str{1}='\fontname{隶书}二阶系统阶跃响应';%<11>

str{2}='y（t）=1-\beta^{-1}e^{-\zetat}sin（\betat+\theta）';

str{3}='';str{4}='\fontname{隶书}其中：

';

str{5}='\beta=（1-\zeta^{2}）^{0.5}';

str{6}='\theta=arctg（\beta/\zeta）';

str{7}='\zeta=.2,.4,.6,.8,1';%<15>

%

set（gcf,'CurrentAxes',H）%<18>

text（0.01,0.73,str,'FontSize',12）%<19>

h1=axes（'Position',[0.45,0.45,0.5,0.5]）;

ribbon（tt,Y,0.4）

%

set（h1,'XTickLabelMode','manual','XTickLabel','0|0.4|0.8|1.2'）;%<23>

set（h1,'ZTickLabel','0|1.0|2.0'）;%<24>

%

set（get（h1,'XLabel'）,'String','\zeta\rightarrow','Rotation',17.5）

set（get（h1,'YLabel'）,'String','\leftarrowt','Rotation',-25）%<27>

set（get（h1,'Zlabel'）,'String','y\rightarrow'）

h2=axes（'Position',[0.03,0.08,0.27,0.27]）;%

plot（tt,Y）%

%

h3=axes（'Position',[0.37,0.04,0.63,0.32]）;%

set（h3,'Xlim',[0,1.2],'Ylim',[0,0.5]）%

set（h3,'DataAspectRatio',[111]）%

set（h3,'ColorOrder',[0,0,0]）%

set（h3,'Visible','off'）%

hh1=rectangle（'Position',[0.5,0.2,0.4,0.2],'Curvature',[0,0]）;

%<37>

hh2=rectangle（'Position',[0.2,0.26,0.08,0.08],'Curvature',[1,1]）;

%<38>

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（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,'s{^2}+2{\zeta}s'）;

xx7=0.56:

0.02:

0.84;yy7=0.3*ones（size（xx7））;line（xx7,yy7）

text（0.68,0.35,'1'）

图9.7-3

9.7.3制作个性化双坐标系

【例9.7.3-1】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））;

tt=（0:

500）/500*40;yt=120+40*（1-exp（-0.05*tt）.*cos（tt））;

%

clfreset,h_ap=axes（'Position',[0.13,0.13,0.7,0.75]）;%<4>

set（h_ap,'Xcolor','b','Ycolor','b','Xlim',[0,5],'Ylim',[0,15]）;

nx=10;ny=6;%<6>

pxtick=0:

（（5-0）/nx）:

5;pytick=0:

（（15-0）/ny）:

15;%<7>

set（h_ap,'Xtick',pxtick,'Ytick',pytick,'Xgrid','on','Ygrid','on'）

h_linet=line（tp,yp,'Color','b'）;%<9>

set（get（h_ap,'Xlabel'）,'String','时间\rightarrow（分）'）

set（get（h_ap,'Ylabel'）,'String','压力\rightarrow（\times10^{5}Pa）'）

h_at=axes（'Position',get（h_ap,'Position'））;%<12>

set（h_at,'Color','none','Xcolor','r','Ycolor','r'）;%<13>

set（h_at,'Xaxislocation','top'）%<14>

set（h_at,'Yaxislocation','right','Ydir','rev'）%<15>

set（get（h_at,'Xlabel'）,'String','\fontsize{15}\fontname{隶书}时间\rightarrow（分）'）

set（get（h_at,'Ylabel'）,'String','（{\circ}C）\fontsize{15}\leftarrow\fontname{隶书}零下温度'）

set（h_at,'Ylim',[0,210]）%<18>

line（tt,yt,'Color','r','Parent',h_at）%<19>

xpm=get（h_at,'Xlim'）;%<20>

txtick=xpm

（1）:

（（xpm

（2）-xpm

（1））/nx）:

xpm

（2）;%<21>

tytick=0:

（（210-0）/ny）:

210;%<22>

set（h_at,'Xtick',txtick,'Ytick',tytick）%<23>

图9.7-4

9.7.4连续变焦和飞驰图形

【例9.7.4-1】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）

[earth_zzy.m]

functionearth_zzy（ap）

%erath_zyy.m

%

%

loadtopo

figure（'colormap',topomap1,'Color',[.8.8.8]）;%<6>

[x,y,z]=sphere（50）;

azzy.DataAspectRatio=[111];azzy.PlotBoxAspectRatioMode='auto';

fa=axes（'Visible','off',azzy）;

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）;%<13>

ifap==1,set（fa,'CameraViewAngle',0.1*get（fa,'CameraViewAngle'））;end

light（'position',[-101],'color',[0.510.5]）;

light（'position',[-1.50.5-0.5],'color',[.6.2.2]）;

light（'Position',[1.51.5-1]）;

light（'Position',[0-1.50],'color',[0.60.61]）;

view（[-1726]）

（2）

earth_zzy（0）

图9.7-5

（3）

[fly_zzy.m]

%fly_zzy.m

earth_zzy（0）%<2>

set（gca,'CameraViewAngleMode','manual'）%<3>

pos=get（gca,'CameraPosition'）;

tar=get（gca,'CameraTarget'）;

kk=（0:

2:

40）/15;nk=length（kk）;%<6>

fori=1:

nk-1

newpos=pos-kk（i）*（pos-tar）;%<8>

set（gca,'CameraPosition',newpos）%<9>

drawnow%<10>

end

（4）

fly_zzy

【例9.7.4-2】利用属性CameraViewAngle产生飞驰效应。

本例也用地球图形演示。

在相机视角连续变化下，地球飞离，直到消失。

[fly_zzy2.m]

%fly_zzy2.m

earth_zzy

（1）

set（gca,'CameraViewAngleMode','manual'）

ang=get（gca,'CameraViewAngle'）;

kk=（1:

50）/50;nk=length（kk）;

fori=1:

nk

newang=ang+kk（i）*（180-ang）;

set（gca,'CameraViewAngle',newang）

drawnow

end

9.7.5实时动画

9.7.5.1擦除属性'EraseMode'

9.7.5.2屏幕刷新指令drawnow

9.7.5.3动画制作示例

【例9.7.5.3-1】制作红色小球沿一条带封闭路径的下旋螺线运动的实时动画。

（1）

[anim_zzy1.m]

functionf=anim_zzy1（K,ki）

%anim_zzy1.m

%

%

t1=（0:

1000）/1000*10*pi;x1=cos（t1）;y1=sin（t1）;z1=-t1;

t2=（0:

10）/10;x2=x1（end）*（1-t2）;y2=y1（end）*（1-t2）;z2=z1（end）*ones（size（x2））;

t3=t2;z3=（1-t3）*z1（end）;x3=zeros（size（z3））;y3=x3;

t4=t2;x4=t4;y4=zeros（size（x4））;z4=y4;

x=[x1x2x3x4];y=[y1y2y3y4];z=[z1z2z3z4];

plot3（x,y,z,'b'）,axisoff

%

h=line（'Color',[100],'Marker','.','MarkerSize',40,'EraseMode','xor'）;

%

n=length（x）;i=1;j=1;

while1

set（h,'xdata',x（i）,'ydata',y（i）