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1、基于Matlab/Gui函数画图设计 摘 要：随着科技的快速发展,对图形处理的需求和应用也越来越广泛，各种绘图软件层出不 穷。Matlab以其强大的绘图功能，杰出的数据处理能力，以及广泛的实用性得到了众多软件使用 者青睐。尤其是在函数画图方面,Matlab不仅可以实现一维图形，二维图形的绘制，更在三维图形 的绘制及处理方面有其独特的优势。在Matlab绘图设计中，使用者不仅可以从样式，视角方面使 图形呈现出不同的效果，更可以通过巧妙的阴影处理使图形看起来更加逼真，有更广泛的现实意义。 关键词：绘图软件；Matlab；二维图形；三维图形；绘图设计 The Drawing Design Based
2、 on Matlab / Gui Function Abstract: with the rapid development of science and technology, the demand and application of graphics processing is more and more widely, various drawing software emerge in an endless stream. Matlab with its powerful drawing function, data processing ability outstanding, a
3、nd wide practicability received numerous software users favor. Especially in the drawing functions, Matlab can not only realize the one-dimensional graphics, two- dimensional graphics rendering, it has its unique advantages in rendering and processing of 3D graphics. In the MATLAB drawing design, us
4、ers can not only from the perspective of style, the figures show the different effects, more can make the graphics look more realistic by clever shadow processing, has extensive realistic meaning Keywords: drawing software; Matlab; 2D; 3D; graphic design目 录 第一章 引言1 第二章 图形设计整体介绍2 第三章 二维图形设计4 第四章 三维图形
5、设计7 4.1特殊三维图形设计8 4.2通用三维图形设计13 第五章 经典动画设计15 5.1单摆横梁16 5.2时钟 18 5.3运动的小球 19 5.4霓虹闪烁的球体 20 5.5卫星绕地球旋转演示动画21 5.6跳动的中国心22 第六章 总结24 致 谢24 参考文献24 附 录251 第一章 引言 Matlab(MatrixLaborator)是MathWorks公司开发科学与工程计算软件；广泛应用 于自动控制、数学运算、信号分析、计算机技术、图像信号处理、财务分析、航天工 业、汽车工业、生物医学工程、语音处理和雷达工程等行业；是国内外高校和研究部 门科学研究的重要工具；Matlab已
6、成为数学计算工具方面事实上的标准。Matlab有如 下功能和特点； 1、功能强大；其一、运算功能强大，Matlab的数值运算要素不是单个数据，而是 矩阵，每个元素都可看作复数，运算包括加、减、乘、除、函数运算等；通过Matlab 的符号工具箱，可以解决在数学、应用科学和工程计算领域中常遇到的符号计算问题。 其二、文字处理功能强大：Matlab的Notebook为用户提供了强大的文字处理功能，允 许用户从Word访问Matlab的数值计算和可视化结果。 2、人机界面友好，编程效率高；语言规则与笔算式相似，命令表达方式与标准的 数学表达式非常相近。解释方式工作的，键入算式无需编译立即得出结果，若有
7、错误 也立即做出反应，便于编程者立即改正。 3、强大而智能化的作图功能工程计算的结果可视化，使原始数据的关系更加清晰 明了；多种坐标系； 能绘制三维坐标中的曲线和曲面。 4、可扩展性强；包括基本部分和工具箱两大部分，具有良好的可扩展性，工具箱 可以任意增减。 5、功能丰富的工具箱；Matlab由基本部分和功能各异的工具箱组成。基本部分是 Matlab的核心，工具箱是扩展部分。工具箱是用Matlab的基本语句编成的各种子程序 集，用于解决某一方面的专门问题或实现某一类的新算法。大量针对各专业应用的工 具箱的提供，使Matlab适用于不同领域 。 1 GUI图形用户界面是有窗口、菜单、对话框等各种
8、图形元素组合成的用户界面、在 这种用户界面中，用户的操作既形象生动，又方便灵活，所以当今绝大部分开发环境 与应用程序都采用图形用户界面，许多流行的开发工具都可以进行图形用户界面设计。 在Matlab中，基本的图形用户界面对象包括3类：用户界面控件对象(uicontrol)、 下拉式菜单对象(uimenu)/和快捷菜单对象(uicontextmenu)。根据这些图形对象，可 以设计出界面友好、操作方便的图形用户界面。对Matlab中的 figure、uimenu、uicontextmenu、uicontrol等图形对象及其子对象的生成和属性设 置、修改等操作，可以在MATLAB的指令窗口中直接输
9、入相关指令或编写指令式m文件 来实现。 2 第二章 图形设计整体介绍 在本次设计中，由于一维图形比较简单，没有进行特别说明及设计。仅按照图形 的维数分成二维图形，三维图形和多维图形（即经典动画）分别进行了设计。在二维 图形设计中，挑选了两个具有代表性的二维图形正弦函数y=sinx, 正切函数y=tanx, 通过对它们的形状、颜色、以及线条粗细的改变来体现Matlab在图形处理上的重大功 能。在三维图形设计中，把所有的图形设计分为了特殊三维函数和普通三维函数两种 不同的类型。在特殊三维函数中，选用了球形sphere，曲面峰值peaks，对这两个函 数在样式上进行surf(绘制三维网格图的一种方法
10、), mesh(与surf类似)和 contour（绘制等高线）处理；在视角上分别从三维，二维，和视角30 45来看图形 的效果；针对普通图形在阴影效果上通过flat (长阴影效果)，faceted(流面切割网格)， 以及interp(间接光下的阴影效果)更深刻地从多方面效果来深化对图形的理解；而普 通三维函数通过改变自变量X和Y的值来达到画图的效果。在经典动画中，绘制了六 个小动画，充分展示了Matlab在现实生活中的广泛应用。 整个设计运用了一个 GUI 界面，通过菜单展开，菜单主要包括文件 file，类型 type 和帮助 help。单击 file 可以选择二维图形、三维图形、经典动画和退出。图形界面 如图 2.1所示： 图2.1 整体菜单设计界面 在选择不同的图形后，会弹出不同的界面设计。二维主要是针对线形和颜色的改 变，三维则主要是实现立体图形的不同展示效果。经典动画则是根据现实生活中的实 际应用
