Matlab绘图基础

    在做毕业设计时，经常用到Matlab 中几个常见的绘图函数：plot，scatter，line，由于对这几个函数背后的原理不是很了解，在使用时经常需要利用help功能。于是在业余时间看了一些相关的资料， 有了这篇blog。

为了熟练的使用这几个函数，我们需要了解Matlab中的几个有关图形的概念。

1. 图形对象的概念

            Matlab中每一个图形是由多基本对象组合叠加而成的。运行Matlab，在命令窗口输入相关的命令，可以生成一个或者多个图像窗口（figure）。Matlab中各种对象间关系如下图：

 

  　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　图1 Matlab中个对象关系

    在Matlab绘出的图形中，一切皆对象，一般用对象句柄来区分不同的对象，句柄即一个整数值或浮点数值。在上图中：

    root为根元素，根元素只有一个，在matlab启动后即存在，并且不能被删除，根元素的句柄值为0，根元素对应整个屏幕。root对象可以看成是figure对象的容器，一个root对象中可以含有多个figure对象。

    figure对象是Matlab中绘图命令产生的一个个独立的显示图形的窗口。一个标题为figure的窗口就是一个figure对象。figure是axes（坐标系），ui-objects等对象的直接容器。figure的句柄值一般为整数。除去root, fiture对象，其余对象的句柄为浮点型。

    axes是坐标系的意思，在一个图像窗口（figure）中，通常只有一个坐标系，但使用subplot函数时，一个figure窗口中可以有多个axes对象。axes 又是其他多种对象的容器，用来在其上显示子对象，如line，text，image等。

    ui-objects：用户界面上的一些对象，可分为uicontrol，uimenu，uicontextmenu。用于设置用户界面上的一些控制对象（如pushbutton, listbox, slider等），菜单，窗口滑块等。

                                                                                                       图2 Matlab中各种图形对象说明

        uiobjects 可以分为uicontrol、uimenu、uicontextmenu三个对象，三个对象在创建GUI时比较有用。Uicontrol在当figure上某个控件被激活时，调用相应的回调函数。uimenu对象则是一些下拉菜单，出现在一个figure窗口的顶部，当用户选择一个菜单选项时，调用相应的回调函数。

        axes对象在一个figure对象上定义了一个区域，并在该区域内给它的子对象配置相应的属性。一个figure窗口上可以有多个axes对象。axes的子对象可以由相应的高层函数来创建，比如Line对象可用plot,line等函数创建，Text对象可以用title,xlabel,ylabel等创建。这里不再一一详述。

2. 对象的创建

     root: root在Matlab运行时就开始存在，无需自己创建

     figure：figure可以用命令figure显式地来创建。当没有显式创建时，使用各种绘图命令都会自动创建figure对象。

     axes: 用命令axes来创建，当没有显式创建时，使用各种绘图命令都可以创建axes.

3. 对象的属性

　　Matlab图形的外观及行为都由各个对象的属性来控制。属性的以 （属性名=属性值） 的形式来表示。可以用set(obj_handle)返回对象obj的所有属性及其值。

　　figure 对象常用属性：

　　   color: 图像的color属性。使用：set(gcf,'color',[0.4 0.4 0.4]) 设置当前figure对象的颜色， gcf（get current figure）表示当前活动的figure对象。get(fh,'color')，句柄为fh的图像的颜色属性。

　　   children: get(gcf,'children') 返回当前figure对象的子对象（axes）,数组形式

　　   type： figure对象的type值为 'figure'

  　　 返回一个figure对象的所有属性键值对，set(figure_handle)

 　　axes对象的常用属性：

　　   parent: 返回一个axes对象的父对象（figure）句柄值

　　   color: 表示坐标系颜色

　　   xcolor,ycolor,zcolor: 各坐标轴颜色，可以用set来设置.

　　   children: 子对象

4. 几个重要的变量和命令

     在获取和设置图像对象属性的过程中，变量gcf,gca和函数set，get经常会被经常的使用到。

　　gcf: 表示当前的活动的figure对象

　　gca：表示当前被选中的axes

　　set: 用来设置一个已存在的图像属性值，用法：set（object_handle,'PropertyName','NewPropertyValue'）

　　get：查询一个已存在的图像属性值，用法：PropertyValue=get（object_handle,'PropertyName'）

5. 几个绘图函数的使用

a. plot函数　　

    plot函数绘制的line对象，当没有指定figure，axes对象时，调用plot函数会自动创建figure,axes对象。在line对象中，经常需要设置的对象有：Color, LineWidth, Marker, MarkerFaceColor, MarkerEdgeColor。绘制图2中第一个图形的代码

x=-pi:pi/10:pi;
y=sin(tan(x))-tan(sin(x));
fh=figure(1);         %创建figure对象
set(fh,'color','w');  %设置figure对象颜色为白色

subplot(2,2,1);
lh=plot(x,y,'-.or');  %设置线型为点画线(-.)，线颜色为红色，数据点Marker为圆形，这些属性设置也可以用set单独设置
　　　　　　　　　　　　　%在plot中设置这三个属性的格式为：'linestyle-MarkerType-linecolor'

text(x(7),y(7),'\leftarrow sin(tan(x))-tan(sin(x))','color','k')
set(gca,'color',ones(1,3).*1);    %设置坐标系颜色为RGB格式
set(lh,'MarkerFaceColor','g')     %设置Marker颜色为绿色（green)
set(gca,'xcolor','k','ycolor','k'); %设置坐标轴颜色
box on;

 对于line, scatter函数，用法基本与plot一致。

在Matlab中，将绘制出来的图形为fig格式后，当我们以后以后需要调用该图形时，仍然可以从该图形中恢复出各坐标值。对于图2中第一个图形，坐标值可采用如下方式恢复：

fh=open('blogfig.fig'); %假设图2被保存为blogfig.fig，且在当前目录中
subfig=get(fh,'children');
for i=1:length(subfig)
    fprintf('%s\n',get(subfig(i),'type');
end
subaxes=get(subfig(7),'children');
for i=1:length(subaxes)
    fprintf('%s\n',get(subaxes(i),'type');
end

x=get(subaxes(2),'xdata');
y=get(subaxes(2),'ydata');

结果为：

uicontrol
uicontrol
uicontrol
axes
axes
axes
axes

text
line

    从结果中可以看出，图2中figure对象共有7个直接子对象，其中3个uicontrol对象，4个axes对象。为了找出图2中第一个坐标系中的数据，需判断7个子对象中哪一个为第一个坐标系对象，可以通过测试axes子对象的类型来判断，最终判断结果为子对象7与第一个坐标系相对应。子对象7的children有两个返回值，类型分别为text和line。line对象拥有子对象XData,YData，所以可以从这些子对象中提取出坐标值来。

转载于:https://www.cnblogs.com/ileng/p/3146059.html