第九章句柄图形.docx
《第九章句柄图形.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第九章句柄图形.docx（23页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
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\；
help\pdf_doc\matlab\,,；
●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）;
spectRatio=[111];oxAspectRatioMode='auto';
fa=axes（'Visible','off',azzy）;
ntStrength=0.1;seStrength=1;
larColorReflectance=.5;larExponent=20;
larStrength=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）,'zdata',z（i））;
drawnow;%<21>
pause（0.0005）%<22>
i=i+1;
ifnargin==2&nargout==1
if（i==ki&j==1）;f=getframe（gcf）;end
升级会员 