1、<p><b>　　課程設計任務書</b></p><p>　　題 目:MATLAB的繪圖</p><p>　　要求完成的主要任務: </p><p>　　在數字信號處理平臺上（PC機﹑MATLAB仿真軟件系統(tǒng)）進行軟件仿真設計，并進行調試和數據分析。</p><p>　　2.利用MATLAB仿真軟件進行繪圖，

2、設定（X1 Y1）、（X2 Y2）、（X3 Y3）、（X4 Y4）、（X5 Y5）五個函數，在同一幅圖上用不同的線條、顏色繪制五條曲線，并分別對五條曲線進行命名，并添加坐標標志、圖名函數和網格，并按三種格式進行保存,繪制二維函數圖。</p><p><b>　　課程設計的目的：</b></p><p><b>　　1．理論目的 </b></

3、p><p>　　課程設計的目的之一是為了鞏固課堂理論學習，并能用所學理論知識正確分析信號處理的基本問題和解釋信號處理的基本現象。</p><p><b>　　2．實踐目的</b></p><p>　　課程設計的目的之二是通過設定具體的函數通過MATLAB仿真軟件來繪制出曲線，并進行調試和數據分析。</p><p><b

4、>　　時間安排：</b></p><p>　　指導教師簽名： 年 月 日</p><p>　　系主任（或責任教師）簽字： 年 月 日</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>

5、;<b>　　摘 要I</b></p><p>　　AbstractII</p><p>　　1 MATLAB繪制一維函數圖1</p><p>　　1.1 plot函數1</p><p>　　1.1.1 plot的功能1</p><p>　　1.1.2 plot的調用格式1</

6、p><p>　　1.2 subplot函數3</p><p>　　1.2.1 subplot的使用方法3</p><p>　　1.2.2 subplot的功能3</p><p>　　2 MATLAB繪制二維函數圖和立體圖4</p><p>　　2.1三維圖指令表格5</p><p>　　2

7、.2 基本XYZ立體繪圖命令5</p><p>　　2.3 空間曲線圖6</p><p>　　2.4 三維網線圖6</p><p>　　2.5 三維曲面圖7</p><p>　　2.5.1 產生三維數據7</p><p>　　2.5.2繪制三維曲面的函數8</p><p>　　2.5

8、.3 三維曲面與三維網線的區(qū)別8</p><p>　　2.6 繪制三維柱面函數9</p><p>　　2.7 繪制瀑布圖和等高線圖9</p><p>　　3 圖形修飾方法10</p><p>　　3.1 圖形顏色的修飾10</p><p>　　3.2 matlab 的色圖函數：10</p>&

9、lt;p>　　3.3 圖形效果修飾11</p><p>　　4 MATLAB以4種方式保存11</p><p><b>　　4.1方式一11</b></p><p><b>　　4.2方式二12</b></p><p><b>　　4.3方式三13</b><

10、;/p><p><b>　　4.4方式四13</b></p><p><b>　　5 課設總結15</b></p><p><b>　　6 參考文獻16</b></p><p>　　附件：MATLAB程序17</p><p><b>　　摘

11、 要</b></p><p>　　MATLAB是集數值運算，符號運算及圖形處理等強大功能于一體的科學計算語言。作為一個強大的科學計算平臺，它幾乎能夠滿足所有的計算需求。當然，MATLAB本生就是一個功能強大的數據可視化工具，可以通過各種形式顯示分析的數據，例如灰度直方圖、等高線、蒙太奇混合、像素分析、圖層變換以及材質貼圖等。利用可視化的圖形，不僅能夠評估圖形圖像的特性，還能夠分析圖像中的色彩分布等情

12、況?！　?lt;/p><p>　　MATLAB 的應用范圍非常廣，包括信號和圖像處理、通訊、控制系統(tǒng)設計、測試和測量、財務建模和分析以及計算生物學等眾多應用領域。附加的工具箱（單獨提供的專用 MATLAB 函數集）擴展了 MATLAB 環(huán)境，以解決這些應用領域內特定類型的問題,具有完備的圖形處理功能，實現計算結果和編程的可視化,是一個包含大量計算算法的集合?！　?</p><p>　　MA

13、TLAB不但擅長於矩陣相關的數值運算，也適合用在各種科學目視表示（Scientific visualization），本次實驗我主要是利用MATLAB仿真軟件進行二維繪圖。 </p><p>　　關鍵詞： MATLAB 二維繪圖 三維繪圖 </p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　Symbolic comp

14、utation and numerical calculation and comparison, the graph is a mathematical visualization technology staff to pursue a more advanced technology,because for numerical computation and symbolic computation,no matter how

15、 calculated the accuracy of the results, people tend to not directly from the large amount of data and the symbols of their specific meaning in the experience.The graphics processing technology to provide people with

16、a more direct expression,can make people more d</p><p>　　MATLAB language processing in addition to a strong matrix features, it's graphics is quite powerful.MATLAB language provides a powerful set of

17、 drawing commands that can be done automatically based on the data entered drawing, process and results of the calculation provides an excellent visual means.The purpose of the practice of introducing .</p><

18、p>　　MATLAB environment is the most basic of some image processing operations, such as read, write,image information and image format, size and gray telescopic;etc.Through the experiment mastery of image histogram

19、s depicts method, deepen the his t o g ram image feature and the relationship between the shape of understanding,and to deepen the understanding of histogram equalization algorithm.</p><p>　　Key words: MA

20、TLAB Drawing</p><p>　　1 MATLAB繪制一維函數圖</p><p>　　1.1 plot函數</p><p>　　1.1.1 plot的功能</p><p>　?、拧lot命令自動打開一個圖形窗口Figure</p><p>　?、啤⒂弥本€連接相鄰兩數據點來繪制圖形</p>

21、<p>　?、?、根據圖形坐標大小自動縮擴坐標軸，將數據標尺及單位標注自動加到兩個坐標軸上，可自定坐標軸，可把x, y軸用對數坐標表示</p><p>　?、?、可單窗口單曲線繪圖；</p><p>　　可單窗口多曲線繪圖；</p><p>　　可單窗口多曲線分圖繪圖；</p><p><b>　　可多窗口繪圖</b&g

22、t;</p><p>　　⑸、可任意設定曲線顏色和線型</p><p>　?、?、可給圖形加坐標網線和圖形加注功能</p><p>　　1.1.2 plot的調用格式</p><p>　　plot(x)——缺省自變量繪圖格式，x為向量,以x元素值為縱坐標，以相應元素下標為橫坐標繪圖。</p><p>　　plot(x,y

23、)——基本格式，以y(x)的函數關系作出直角坐標圖，如果y為n×m的矩陣，則以x為條曲線。</p><p>　　plot(x1,y1,x2,y2)——多條曲線繪圖格式。</p><p>　　plot(x,y,’s’)——開關格式，開關量字符串s設定曲線顏色和繪圖方式。</p><p>　　圖1 曲線顏色及類型表</p><p>　　

24、圖 1 曲線顏色及類型表</p><p>　　1.1.3五個函數用不同曲線、不同標識符顯示在同一幅圖中</p><p><b>　　運行結果：</b></p><p>　　圖 2 五個函數用不同曲線、不同標識符顯示在同一幅圖中</p><p>　　1.2 subplot函數</p><p>　　

25、subplot是MATLAB中的函數。</p><p>　　1.2.1 subplot的使用方法</p><p>　　subplot(m,n,p)或者subplot(m n p)。</p><p>　　1.2.2 subplot的功能</p><p>　　subplot是將多個圖畫到一個平面上的工具。其中，m表示是圖排成m行，n表示圖排成n列

26、，也就是整個figure中有n個圖是排成一列的，一共m行，如果m=2就是表示2行圖。p表示圖所在的位置，p=1表示從左到右從上到下的第一個位置。</p><p>　　在matlab的命令窗口中輸入doc subplot或者help subplot即可獲得該函數的幫助信息。</p><p><b>　　重點說明：</b></p><p>　　su

27、bplot——子圖分割命令</p><p>　　subplot(m,n,p)——分割為m行n列，按從左至右，從上至下排列，圖片在第p個區(qū)域顯示。</p><p>　　legend('y1=30*x','y2=5*x.^2','y3=3*x.^3','y4=4*x.^3+2*x.^2+x',4);在圖形右下角上添加圖例。該命令對

28、有多種圖形對象類型的窗口中顯示一個圖例。對于每一線條，圖例會在用戶給定的文字標簽旁顯示線條的線型，標記符號和顏色等。</p><p><b>　　運行結果：</b></p><p>　　圖 3 同一種曲線、同一種標識符把四個函數顯示在同一界面的不同窗口 </p><p>　　2 MATLAB繪制二維函數圖和立體圖</p><

29、p>　　三維曲線繪制主要用到plot3，指令為plot3(x,y,z,s),其用法與plot相似。</p><p>　　三維網線圖的繪制使用函數mesh，在利用該函數前需要利用網格生成函數meshgrid生x,y的網格。</p><p>　　網線圖的線條有顏色，空擋是黑色的（無顏色）；曲面圖的線條是黑色的，空擋有顏色（把線條之間的空擋填充顏色），沿z軸按每一網格變化。三維網線圖的繪制

30、使用函數surf。</p><p>　　2.1三維圖指令表格</p><p>　　2.2 基本XYZ立體繪圖命令</p><p>　　mesh和plot是三度空間立體繪圖的基本命令。</p><p>　　mesh可以畫出立體網狀圖。</p><p>　　plot則可畫出立體曲面圖，兩者產生的圖形都會依高度而有不同顏色。

31、</p><p><b>　　2.3 空間曲線圖</b></p><p><b>　　運行結果：</b></p><p>　　圖 4 二維函數空間曲線圖</p><p><b>　　2.4 三維網線圖</b></p><p>　　語法： mesh(z)

32、 %畫三維網線圖</p><p>　　mesh(x,y,z,c)</p><p>　　當只有參數z時，以z矩陣的行下標作為x坐標軸，把z的列下標當作y坐標軸；x，y分別為x，y坐標軸的自變量；</p><p>　　當有x,y,z參數時，C是指定各點的用色矩陣，當C省略時用色矩陣是z的數據，如果x,y,z,c四個參數都有，則應都是維數相同的矩陣。</p>

33、;<p><b>　　運行結果：</b></p><p><b>　　圖 5 三維網線圖</b></p><p><b>　　2.5 三維曲面圖</b></p><p>　　2.5.1 產生三維數據</p><p>　　在MATLAB中，利用meshgrid函數產

34、生平面區(qū)域內的網格坐標矩陣。其格式為：</p><p>　　x=a:d1:b; y=c:d2:d;</p><p>　　[X,Y]=meshgrid(x,y);</p><p>　　語句執(zhí)行后，矩陣X的每一行都是向量x，行數等于向量y的元素的個數，矩陣Y的每一列都是向量y，列數等于向量x的元素的個數。</p><p>　　2.5.2繪制三維曲

35、面的函數</p><p>　　surf函數和mesh函數的調用格式為：</p><p>　　mesh(x,y,z,c)：畫網格曲面，將數據點在空間中描出,并連成網格。</p><p>　　surf(x,y,z,c)：畫完整曲面，將數據點所表示曲面畫出。</p><p>　　一般情況下，x,y,z是維數相同的矩陣。x,y是網格坐標矩陣，z是網格

36、點上的高度矩陣，c用于指定在不同高度下的顏色范圍。</p><p>　　2.5.3 三維曲面與三維網線的區(qū)別</p><p>　　網線圖：線條有顏色，空擋是黑色的（無顏色）</p><p>　　曲面圖：線條是黑色的，空擋有顏色（把線條之間的空擋填充顏色，沿z軸按每一網格變化）</p><p><b>　　運行結果：</b>

37、;</p><p><b>　　圖 6 三維曲面圖</b></p><p>　　2.6 繪制三維柱面函數</p><p>　　cylinde(r,n) ——三維柱面圖繪圖函數</p><p>　　r 為半徑；n為柱面圓周等分數</p><p><b>　　運行結果：</b>&

38、lt;/p><p><b>　　圖 7 三維柱面圖</b></p><p>　　2.7 繪制瀑布圖和等高線圖</p><p>　　繪制瀑布圖用waterfall函數，用法和meshz函數相似，只是它的網格線在x軸方向出現，具有瀑布效果。等高線圖分二維和三維兩種形式，分別使用函數contour和contour3繪制。</p><p

39、>　　繪制多峰函數的瀑布圖和等高線圖。</p><p><b>　　運行結果：</b></p><p>　　圖 8 瀑布圖和等高線圖</p><p><b>　　3 圖形修飾方法</b></p><p>　　3.1 圖形顏色的修飾</p><p>　　? matlab

40、有極好的顏色表現功能，其顏色數據又構成了一維新的數據集合也可稱為四維圖形。</p><p>　　? colormap(MAP) —— 色圖設定函數，MAP為m×3維色圖矩陣。</p><p>　　? 圖形顏色可根據需要任意生成，也可用matlab配備的色圖函數。</p><p>　　3.2 matlab 的色圖函數：</p><p>

41、;　　hsv —— 飽和值色圖</p><p>　　gray —— 線性灰度色圖</p><p>　　hot —— 暖色色圖</p><p>　　cool —— 冷色色圖</p><p>　　bone —— 蘭色調灰色圖</p><p>　　copper —— 銅色色圖</p><p>　　pi

42、nk —— 粉紅色圖</p><p>　　prism —— 光譜色圖</p><p>　　jet ——飽和值色圖II</p><p>　　flag —— 紅、白、藍交替色圖</p><p>　　3.3 圖形效果修飾</p><p>　　? 透視與消隱—— 用于網線圖</p><p>　　? 裁剪

43、修飾 ——用于網線圖、曲面圖</p><p>　　? 視角修飾 —— 觀察不同角度的三維視圖</p><p><b>　　? 其它修飾：</b></p><p><b>　　a. 水線修飾</b></p><p><b>　　b. 等高線修飾</b></p>&l

44、t;p>　　4 MATLAB以4種方式保存</p><p><b>　　4.1方式一</b></p><p>　　直接另存為在figure中使用菜單file——>save as——>選擇保存形式（fig,eps,jpeg,gif,png,bmp等），這個的缺點是另存為的圖像清晰度有很大的犧牲。</p><p><b>

45、;　　圖 9 保存方式一</b></p><p><b>　　4.2方式二</b></p><p><b>　　復制在剪貼板</b></p><p>　　在figure中使用菜單edit——>copyfigure——>此時圖像就復制到剪貼板了，我們可以借助其他軟件（比如：繪圖板）保存為需要的圖片。&

46、lt;/p><p>　　圖 10 保存方式二</p><p><b>　　4.3方式三</b></p><p>　　print函數原本不是用來進行圖像保存了，而是操作打印機的，但是這里我們可以借用下</p><p>　　% print(figure_handle,fileformat,filename)</p>

47、<p>　　x=-pi:2*pi/300:pi;</p><p><b>　　y=sin(x);</b></p><p>　　plot(x,y);</p><p>　　%Matlab根據文件擴展名，自動保存為相應格式圖片，另外路徑可以是絕對也可以是相對</p><p>　　print(gcf,'-dp

48、ng','abc.png') %保存為png格式的圖片到當前路徑復制代碼。</p><p><b>　　4.4方式四</b></p><p>　　save as命令格式</p><p>　　Matlab提供直接的save as函數可以將指定figure中simulink的框圖進行保存，相當于【文件】中的【另存為】<

49、/p><p>　　% save as(figure_handle,filename,fileformat)</p><p>　　plot(1:10);</p><p>　　Save as(gcf,‘myfig.jpg’)</p><p><b>　　復制代碼</b></p><p><b>

50、　　5 課設總結</b></p><p>　　這次的課程設計讓我們學習使用MATLAB，利用對圖像的處理來應用MATLAB這個軟件。我初步了解了MATLAB功能非常的強大的大軟件，由總包和若干個工具箱組成，可以實現數據分析、自動控制、圖像處理、神經元網絡計算和圖形顯示，它將這些不同領域的計算用庫函數的形式分類成用戶能夠容易理解的模式和形態(tài)，具有完備的圖形處理功能，實現計算結果和編程的可視化，針對專門領

51、域的工具箱就是MATLAB所呈現的本質。</p><p>　　我們在使用的時候可以直接調用這些庫函數并賦予實際參數就能解決，具有極高的變成效率在通常情況下，可以用它來代替底層編程語言，如C和C++ 。在計算要求相同的情況下，使用MATLAB的編程工作量會大大減少。MATLAB的這些函數集包括從最簡單最基本的函數到諸如矩陣，特征向量、快速傅立葉變換的復雜函數。通過這次課程設計，我了解不僅僅局限于我們分析信號與系統(tǒng)的

52、時候用到的那些功能，還有其他更多更廣泛的用途，總的來說，MATLAB是個很有效很有用的工具。</p><p><b>　　6 參考文獻</b></p><p>　　[1]王華等.MATLAB電子仿真與應用教程.北京：國防工業(yè)出版社，2001.</p><p>　　[2]李文鋒.圖形圖像處理與應用.北京：中國標準出版社，2006.</p&g

53、t;<p>　　[3]王洪元.MATLAB語言以及在電子信息工程中的應用.北京：清華大學出版社，2004</p><p>　　[4]劉文耀.數字圖像采集與處理.北京：電子工業(yè)出版社.2007.</p><p>　　[5]賀興華.MATLAB7.X圖像處理.北京：人民郵電出版社，2006.</p><p>　　[6]章毓晉.圖像工程(上冊).北京:清華大

54、學出版社.1999.</p><p>　　附件：MATLAB程序</p><p><b>　　程序如下：</b></p><p>　　x=-5:0.1:5; %x范圍</p><p><b>　　y1=30*x;</b></p><p>　　y2=5*x.^2;</p&

55、gt;<p>　　y3=3*x.^3;</p><p>　　y4=4*x.^3+2*x.^2+x;</p><p>　　y5=exp(x);%w五個任意函數</p><p>　　plot(x,y1,'bo-',x,y2,'r.:',x,y3,'kx-.',x,y4,'g*--',x,y5,

56、'y*--');</p><p><b>　　%畫圖</b></p><p>　　grid on; %顯示網格線</p><p>　　title('五個函數用不同曲線、不同標識符顯示在同一幅圖中'); %加標題</p><p>　　xlabel('x

57、9;); %標注x軸意義</p><p>　　ylabel('y'); %標注y軸意義</p><p>　　legend('y1=30*x','y2=5*x.^2','y3=3*x.^3','y4=4*x.^3+2*x.^2+x','y5=exp(x)',5)

58、; %加圖例</p><p><b>　　程序如下：</b></p><p>　　x=-5:0.1:5;</p><p><b>　　y1=30*x;</b></p><p>　　y2=5*x.^2;</p><p>　　y3=3*x.^3;<

59、/p><p>　　y4=4*x.^3+2*x.^2+x;</p><p>　　subplot(2,2,1); %將顯示區(qū)域分為2列并且在此圖的第一行第一列顯示</p><p>　　plot(x,y1); %畫y1函數曲線</p><p>　　grid on; ;

60、 %顯示網格</p><p>　　x label('x'); %標注x軸意義</p><p>　　y label('y'); %標注y軸意義</p><p>　　legend('y1=30*x',4) </p><p>　　subplot

61、(2,2,2);</p><p>　　plot(x,y2);</p><p><b>　　grid on</b></p><p>　　x label('x');</p><p>　　y label('y');</p><p>　　legend('y2=5*x

62、.^2',4)</p><p>　　subplot(2,2,3);</p><p>　　plot(x,y3);</p><p><b>　　grid on</b></p><p>　　x label('x');</p><p>　　y label('y');

63、</p><p>　　legend('y3=3*x.^3',4)</p><p>　　subplot(2,2,4);</p><p>　　plot(x,y4);</p><p><b>　　grid on;</b></p><p>　　x label('x');&l

64、t;/p><p>　　y label('y');</p><p>　　legend('y4=4*x.^3+2*x.^2+x',4)</p><p>　　title('同一種曲線、同一種標識符把四個函數顯示在同一界面的不同窗口')</p><p><b>　　程序如下：</b>&

65、lt;/p><p>　　x=-1:0.1:1;</p><p>　　y=-1:0.1:1;</p><p>　　z=sqrt(1-x.^2-y.^2);</p><p>　　plot3(x,y,z);</p><p>　　title('空間曲線圖');</p><p><b&g

66、t;　　程序如下：</b></p><p>　　x=-1:0.1:1;</p><p>　　y=-1:0.1:1;</p><p>　　[x,y]=meshgrid(-1:0.1:1);</p><p>　　z=sqrt(1-x.^2-y.^2);</p><p>　　mesh(x,y,z)</p&g

67、t;<p>　　title('三維網線圖’);</p><p><b>　　程序如下：</b></p><p>　　x=-1:0.1:1;</p><p>　　y=-1:0.1:1;</p><p>　　[x,y]=meshgrid(-1:0.1:1);</p><p>　　

68、z=sqrt(1-x.^2-y.^2);</p><p>　　surf(x,y,z)</p><p>　　title('三維曲面圖');</p><p><b>　　程序如下：</b></p><p>　　t1=0:0.1:0.9;</p><p>　　t2=1:0.1:2;<

69、;/p><p>　　r=[t1 -t2+2];</p><p>　　[x,y,z]=cylinder(r,30)</p><p>　　surf(x,y,z);</p><p><b>　　grid</b></p><p>　　title('三維柱面圖');</p><

70、;p><b>　　程序如下：</b></p><p>　　subplot(1,2,1);</p><p>　　[X,Y,Z]=peaks(30);</p><p>　　waterfall(X,Y,Z);</p><p>　　xlabel('XX');ylabel('YY');zlab

71、el('ZZ');</p><p>　　subplot(1,2,2);</p><p>　　contour3(X,Y,Z,12,'k');%其中12代表高度的等級數</p><p>　　xlabel('XX');ylabel('YY');zlabel('ZZ');</p>