第10章 MATLAB图形对象句柄

第10章MATLAB图形对象句柄10.1图形对象及其句柄10.2图形窗口与坐标轴10.3低层绘图操作10.4光照和材质处理10.1图形对象及其句柄10.1.1图形对象在MATLAB中，每一个具体的图形都是由若干个不同的图形对象组成的。所有的图形对象都按父对象和子对象的方式组成层次结构10.1.2图形对象句柄的使用图形对象句柄是对象，句柄相当于对象名，可以是一个图形的标识。x=0:pi/10:2*pi;y=sin(x);h0=plot(x,y,'r')%曲线对象的句柄通过图形句柄可以访问图形对象的属性，例如：h0.ColorMATLAB提供了若干个函数用于获取已有图形对象的句柄，常用的函数如下。①gcf：获取当前图形窗口的句柄（getcurrentfigure）。②gca：获取当前坐标轴的句柄（getcurrentaxis）。③gco：获取最近被选中的图形对象的句柄（getcurrentobject）。④findobj：按照指定的属性来获取图形对象的句柄。例如：>>h1=gcf10.1.3图形对象属性1．属性名与属性值例如，LineStyle是曲线对象的一个属性名，它的值决定着线型，取值可以是'-'、':'、'-.'、'--'或'none'。2．属性的操作可以通过set函数重新设置对象属性，同时也可以通过get函数获取这些属性值。set(句柄,属性名1,属性值1,属性名2,属性值2,…)x=0:pi/10:2*pi;h=plot(x,sin(x));set(h,'Color','r','LineStyle',':','Marker','p')2．属性的操作get函数的调用格式为：V=get(句柄,属性名)其中，V是返回的属性值。如果在调用get函数时省略属性名，则将返回句柄所有的属性值。用get函数来获得上述曲线的属性值。例如：>>col=get(h,'Color')>>V=get(0,'ScreenSize')3．图形对象的公共属性Children属性。Parent属性。Tag属性Type属性。UserData属性Visible属性ButtonDownFcn属性。CreateFcn属性DeleteFcn属性例10-1在同一坐标下绘制红、绿两根不同曲线，希望获得绿色曲线的句柄，并对其进行设置。x=0:pi/50:2*pi;y=sin(x);z=cos(x);plot(x,y,'r',x,z,'g') %绘制两根不同的曲线Hl=get(gca,'Children'); %获取两曲线句柄向量Hlfork=1:size(Hl)ifget(Hl(k),'Color')==[0,1,0] %[0,1,0]代表绿色Hlg=Hl(k); %获取绿色线条句柄endendpause %便于观察设置前后的效果set(Hlg,'LineStyle',':','Marker','p')%对绿色线条进行设置10.2图形窗口与坐标轴10.2.1图形窗口对象建立图形窗口对象使用figure函数，其调用格式为：句柄变量=figure(属性名1,属性值1,属性名2,属性值2,…)MATLAB通过对属性的操作来改变图形窗口的形式，也可以使用figure函数按MATLAB默认的属性值建立图形窗口：句柄变量=figure调用figure函数来显示该窗口，并将之设定为当前窗口，调用格式为：figure(窗口句柄)图形窗口属性:MenuBar属性

Name属性

NumberTitle属性Resize属性Position属性Units属性Color属性Pointer属性对键盘及鼠标响应属性:KeyPressFcn（键盘键按下响应）、WindowButtonDownFcn（鼠标键按下响应）WindowButtonMotionFcn（鼠标移动响应）WindowButtonUpFcn（鼠标键释放响应）这些属性所对应的属性值可以为用MATLAB编写的函数名或命令名，表示一旦键盘键或鼠标键按下之后，将自动调用给出的函数或命令。例10-2建立一个图形窗口。该图形窗口没有菜单条，标题名称为“图形窗口示例”，起始于屏幕左下角、宽度和高度分别为300像素点和150像素点，背景颜色为绿色，且当用户从键盘按下任意一个键时，将显示“Hello,World!”字样。命令如下：>>hf=figure('Color',[0,1,0],'Position',[1,1,300,150],...'Name','图形窗口示例','NumberTitle','off','MenuBar','none',...'KeyPressFcn','disp(''Hello,World!'')');例10-3分别在4个不同的图形窗口绘制出正弦、余弦、正切、余切曲线。要求先建立一个图形窗口并绘图，然后每关闭一个再建立下一个，直到建立第4个窗口并绘图。x=linspace(0,2*pi,60);y=sin(x);

z=cos(x);

t=tan(x);

ct=1./(t+eps);;%命令组待用C4=['figure(''Name'',''cotangent(x)'',''NumberTitle'',',...'''off'');plot(x,ct);axis([0,2*pi,-40,40]);'];C3=['figure(''Name'',''tangent(x)'',''DeleteFcn'',C4,',...'''NumberTitle'',''off'');plot(x,t);axis([0,2*pi,-40,40]);'];C2=['figure(''Name'',''cos(x)'',''DeleteFcn'',C3,',...'''NumberTitle'',''off'');plot(x,z);axis([0,2*pi,-1,1]);'];%先创建一个图形窗口并绘制曲线figure('Name','sin(x)','DeleteFcn',C2,'NumberTitle','off')plot(x,y);axis([0,2*pi,-1,1])10.2图形窗口与坐标轴10.2.2坐标轴对象坐标轴对象是图形窗口的子对象，每个图形窗口中可以定义多个坐标轴对象，但只有一个坐标轴是当前坐标轴，在没有指明坐标轴时，所有的图形图像都是在当前坐标轴中输出。建立坐标轴对象使用axes函数，其调用格式为：句柄变量=axes(属性名1,属性值1,属性名2,属性值2,…)按MATLAB默认的属性值在当前图形窗口创建坐标轴：axes句柄变量=axes10.2.2坐标轴对象坐标轴对象的属性：Box属性GridLineStyle属性

Position属性Units属性

Title属性ColorOrder属性XLabel、YLabel、ZLabel属性XLim、YLim、ZLim属性XScale、YScale、ZScale属性例10-4利用坐标轴对象实现图形窗口的任意分割。clf;%清除当前图形窗口的内容x=linspace(0,2*pi,20);

y=sin(x);axes('Position',[0.2,0.2,0.2,0.7],'GridLineStyle','-.')plot(y,x);title(‘sin(x)-1’);axes('Position',[0.4,0.5,0.2,0.1])stairs(x,y);title('sin(x)-2');

axes('Position',[0.55,0.6,0.25,0.3])stem(x,y);title('sin(x)-3');axes('Position',[0.55,0.2,0.25,0.3])[x,y]=meshgrid(-8:0.5:8);z=sin(sqrt(x.^2+y.^2))./sqrt(x.^2+y.^2+eps);mesh(x,y,z);title('mesh(x,y,z)')10.3低层绘图操作10.3.1曲线对象曲线对象是坐标轴的子对象，它既可以定义在二维坐标系中，也可以定义在三维坐标系中。建立曲线对象使用line函数，其调用格式为：句柄变量=line(x,y,z,属性名1,属性值1,属性名2,属性值2,…)

Color属性

LineStyle属性：定义线型，默认值为'-'，即实线。LineWidth属性：定义线宽，默认值为0.5磅。Marker属性：定义数据点标记符号，默认值为'none'。MarkerSize属性：定义数据点标记符号的大小，默认值为6磅。XData、YData、ZData属性例10-5利用曲线对象制曲线t=0:pi/100:pi/2;y1=sin(2*pi*t);y2=sqrt(3)/2*exp(-4*t).*sin(4*sqrt(3)*t+pi/3);axes('GridLineStyle',':','XLim',[0,pi/2],'YLim',[-1,1])line('XData',t,'YData',y1,'LineWidth',1)line(t,y2)gridon10.3.2曲面对象建立曲面对象使用surface函数，其调用格式为：句柄变量=surface(x,y,z,属性名1,属性值1,属性名2,属性值2,…)EdgeColor属性FaceColor属性

LineStyle属性：定义线型，默认值为'-'，即实线。LineWidth属性：定义线宽，默认值为0.5磅。Marker属性：定义数据点标记符号，默认值为'none'。MarkerSize属性：定义数据点标记符号的大小，默认值为6磅。XData、YData、ZData属性例10-6利用曲面对象绘制三维曲面z=sinycosxx=0:0.1:2*pi;[x,y]=meshgrid(x);z=sin(y).*cos(x);axes('view',[-37.5,30])hs=surface(x,y,z,'FaceColor','w','EdgeColor','flat');gridonxlabel('x-axis'),ylabel('y-axis'),zlabel('z-axis')title('mesh-surf')pauseset(hs,'FaceColor','flat')10.3.3文本对象使用text函数可以根据指定位置和属性值添加文本说明，并保存句柄。该函数的调用格式为：句柄变量=text(x,y,z,说明文字,属性名1,属性值1,属性名2,属性值2,…)Color属性String属性

Interpreter属性FontSize属性

Rotation属性例10-7利用曲线对象绘制并利用文字对象完成标注。theta=-pi:.1:pi;y1=sin(theta);y2=cos(theta);h=line(theta,y1,'LineStyle',':','Color','g');line(theta,y2,'LineStyle','--','Color','b')xlabel('-\pi\leq\theta\leq\pi')ylabel('sin\theta')title('Plotofsin\theta')text(-pi/4,sin(-pi/4),'\leftarrowsin(-\pi\div4)','FontSize',12)set(h,'Color','r','LineWidth',2)%改变曲线1的颜色和线宽10.3.4其他核心对象1．区域块对象patch(x,y,z,c)句柄变量=patch(属性名1，属性值1，属性名2，属性值2，…)①Faces属性：定义各小面的顶点。②Vertices属性：定义各顶点的坐标。③FaceColor属性：该属性的取值是代表某颜色的字符或RGB值，还可以是'flat'、'interp'或'none'，默认为黑色。定义小面的颜色。④EdgeColor属性：该属性的取值是代表某颜色的字符或RGB值，还可以是'flat'、'interp'或'none'，默认为黑色。定义小面边缘的颜色。⑤FaceVertexCData属性绘制一个由4个小面组成的扇面。首先通过小面顶点坐标和颜色进行创建，用x、y、z定义小面的顶点坐标，用c定义小面的颜色，程序1：x=[0,0,0,0;1,0.8,0.5,0;1,1,0.8,0.5];y=[0,0,0,0;0.5,0.8,1,1;0,0.5,0.8,1];z=[0.5,0.5,0.5,0.5;1.5,1.5,1.5,1.5;1.5,1.5,1.5,1.5];mc=jet(4);%定义色图矩阵c(1,1,1:3)=mc(1,:);c(1,2,1:3)=mc(2,:);c(1,3,1:3)=mc(3,:);c(1,4,1:3)=mc(4,:);patch(x,y,z,c);axis([0,1,0,1,0,2])grid程序2：vert=[0,0,0.5;1,0,1.5;1,0.5,1.5;0.8,0.8,1.5;0.5,1,1.5;0,1,1.5];fac=[1,3,2;1,4,3;1,5,4;1,6,5];mc=jet(4);patch('Faces',fac,'Vertices',vert,'FaceVertexCData',mc,...'FaceColor','Flat')axis([0,1,0,1,0,2])grid例10-8绘制两个相互垂直且直径相等的圆柱体的交线。functionpline(P,w,c,s)[m,n]=size(P);ifm==2%二维曲线H1=plot(P(1,:),P(2,:));set(H1,'Linewidth',w,'Color',c,'LineStyle',s)elseifm==3%三维曲线H2=plot3(P(1,:),P(2,:),P(3,:));set(H2,'LineWidth',w,'Color',c,'LineStyle',s)elseerror('输入参数P的维数不正确!')end%前视图P0=[0;0];P1=[-5;5];P2=[-13;5];P3=[-13;-5];%水平圆柱体坐标设置P4=[13;-5];P5=[13;5];P6=[5;5];patch([P0(1),P6(1),P5(1),P4(1),P3(1),P2(1),P1(1)],...[P0(2),P6(2),P5(2),P4(2),P3(2),P2(2),P1(2)],'y')%绘制水平圆柱体axis([-15,30,-27,18]),axisequal,axisoff;

holdonP7=[5;15];P8=[-5;15];%垂直圆柱体坐标设置patch([P0(1),P6(1),P7(1),P8(1),P1(1)],...[P0(2),P6(2),P7(2),P8(2),P1(2)],'g')%绘制垂直圆柱体pline([P0,P1,P2,P3,P4,P5,P6,P0],2.5,'k','-')

%绘制水平圆柱体的外围线pline([P6,P7,P8,P1],2.5,'k','-')%绘制垂直圆柱体的外围线%侧视图r=5;%两个圆柱体的半径t=0:pi/100:2*pi;x=23+r*cos(t);y=r*sin(t);%水平圆柱体坐标设置patch(x,y,'y')%绘制水平圆柱体P11=[28;0];P12=[28;15];P13=[18;15];P14=[18;0];%垂直圆柱体坐标设置t=0:pi/100:pi;x1=23+r*cos(t);y1=r*sin(t);patch([x1,P11(1),P12(1),P13(1),P14(1)],...[y1,P11(2),P12(2),P13(2),P14(2)],'g')%绘制垂直圆柱体pline([x;y],2.5,'k','-')%绘制水平圆柱体的外围线pline([P11,P12,P13,P14],2,'k','-')%绘制垂直圆柱体的外围线%轴线ha=plot([-14,29],[0,0],'k-.');%绘制水平轴ha.LineWidth=1.5;ha=plot([0,0],[-6,16],'k-.');%绘制前视图的垂直轴ha.LineWidth=1.5;ha=plot([23,23],[-6,16],'k-.');%绘制侧视图的垂直轴ha.LineWidth=1.5;%标题及标注ht=title('两个圆柱体的交线');ht.FontSize=12;ht=text(-3,-10,'水平圆柱体：y^2+z^2=r^2');ht.FontSize=12;ht=text(-3,-15,'垂直圆柱体：x^2+y^2=r^2');ht.FontSize=12;ht=text(-3,-20,'交线的投影：z^2-x^2=0');ht.FontSize=12;holdoff2．方框对象在MATLAB中，矩形、椭圆以及两者之间的过渡图形，如圆角矩形都称为方框对象。创建方框对象的低层函数是rectangle：rectangle(属性名1,属性值1,属性名2,属性值2,…)①Position属性②Curvature属性：定义方框边的曲率。该属性指定曲率，其取值格式为[x，y]，其中x为水平曲率，y为垂直曲率。③LineStyle属性：④LineWidth属性。⑤EdgeColor属性⑥FaceColor属性例10-9在同一个图形窗口中创建矩形、圆角矩形、椭圆和圆各一个，并使用了不同的线型和线宽。subplot(2,2,1)rectangle('Position',[2,3,25,15],'LineWidth',3)subplot(2,2,2)rectangle('Position',[3,5,15,8],'Curvature',0.4,'LineWidth',2)subplot(2,2,3)rectangle('Position',[5,3,10,15],'Curvature',[1,1])subplot(2,2,4)rectangle('Position',[5,3,10,10],'Curvature',[1,1],...'LineStyle','--','FaceColor','r')axisequal10.4光照和材质处理10.4.1光照处理MATLAB提供light函数创建光源对象，其调用格式为：light(属性名1,属性值1,属性名2,属性值2,…)发光对象有如下3个重要属性。（1）Color属性：设置光的颜色，默认为白色。（2）Style属性：设置光源对象是否在无穷远，可取值为'infinite'（默认值）或'local'，分别表示无穷远光和近光。（3）Position属性MATLAB提供light函数创建光源对象，其调用格式为：light(属性名1,属性值1,属性名2,属性值2,…)发光对象有如下3个重要属性。（1）Color属性：设置光的颜色，默认为白色。（2）Style属性：设置光源对象是否在无穷远，可取值为'infinite'（默认值）或'local'，分别表示无穷远光和近光。（3）Position属性利用lighting命令可以设置光照模式，其格式为：lighting选项其中，选项有4种取值：flat、gouraud、phong、none。例10-10绘制光照处理后的球面并观察不同光照模式下的效果。[x,y,z]=sphere(20);subplot(1,4,1)surf(x,y,z);axisequalshadinginterpholdonsubplot(1,4,2)surf(x,y,z);axisequallight('Position',[0,1,1])shadinginterp;lightingflatholdonplot3(0,1,1,'p');text(0,1,1,'light')subplot(1,4,3)surf(x,y,z);axisequallight('Position',[0,1,1])shadinginterp;lightinggouraudholdonsubplot(1,4,4)surf(x,y,z);axisequallight('Position',[0,1,1])shadinginterp;lightingphong10.4.2材质处理1．图形对象的反射特性（1）镜面反射和漫反射区域块和曲面对象的SpecularStrength属性用来控制对象表面镜面反射的强度，属性值取0~1之间的数，默认取0.9。DiffuseStrength属性用来控