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1、第7章 图形可视化及数据分析处理-OriginPro学习目标：1.了解OriginPro图形可视化及数据分析处理软件的特点。2. 掌握数据管理、数据分析的方法及相关的基本操作。3.掌握创建多层图表、绘制三维图形、非线性拟合的过程。4.掌握如何创建版面页、 Origin中Excel的使用、数据的输入输出的方法。5了解LabTalk 编程的过程第7章 图形可视化及数据分析处理-OriginPro7.1OriginPro简介Origin为OriginLab公司（http:/）（其前身为Microcal公司）开发的图形可视化和数据分析软件，1-9是目前较流行的专业函数绘图软件，是科研人员和工程师常用的
2、数据分析和制图工10具。自1991年问世以来，由于其操作简便，功能开放，很快就成为国际流行的分析软件之一。它的最新的版本号是8.0（见http:/ 8）和专业版（OriginPro 8）两个版本。简单易学、操作灵活、功能强大的制图软件，既可以满足一般用户的制图需要，也可以满足高级用户数据分析、10函数拟合的需要。已成为科研人员、工程技术人员数据处理和绘图的重要工具。当前流行的图形可视化和数据分析软件有Matlab，Mathmatica和Maple等。这些软件功能强大，可满足科技工作中的许多需要，但使用这些软件需要一定的计算机编程知识和矩阵知识，并要熟悉其中大量的函数和命令。而使用Origin就
3、像使用Excel和Word那样简单，只需点击鼠标，选择菜单命令就可以完成大部分工作，获得满意的结果。像Excel和Word一样，Origin是个多文档界面应用程序。它将所有工作都保存在Project(*.OPJ)文件中。该文件可以包含多个子窗口，如Worksheet，Graph，Matrix，Excel等。各子窗口之间是相互关联的，可以实现数据的即时更新。子窗口可以随Project文件一起存盘，也可以单独存盘，以方便其它程序调用。Origin具有两大主要功能：数据分析和绘图。Origin的数据分析主要包括统计、信号处理、图像处理、峰值分析和曲线拟合等各种完善的数学分析功能。准备好数据后，进行数
4、据分析时，只需选择所要分析的数据，然后再选择相应的菜单命令即可。Origin的绘图是基于模板的，Origin本身提供了几十种二维和三维绘图模板而且允许用户自己定制模板。绘图时,只要选择所需要的模板就行。用户可以自定义数学函数、图形样式和绘图模板；可以和各种数据库软件、办公软件、图像处理软件等方便的连接。Origin可以导入包括ASCII、Excel在内的多种数据。另外，它可以把Origin图形输出到多种格式的图像文件，如JPEG、GIF、EPS、TIFF等。Origin也支持编程，以方便拓展Origin的功能和执行批处理任务。Origin有两种编程语言LabTalk和Origin C。在Ori
5、gin的原有基础上，用户可以通过编写X-Function来建立自己需要的特殊工具。X-Function可以调用Origin C和NAG函数，而且可以很容易地生成交互界面。用户可以定制自己的菜单和命令按钮，把X-Function放到菜单和工具栏上，以后就可以非常方便地使用自己的定制工具。（注：X-Function是从8.0版本开始支持的。之前版本的Origin主要通过Add-On Modules来扩展Origin的功能。）OriginPro8.0软件工作环境包括菜单栏、工具栏、绘图区、项目管理器、状态栏。OriginPro8.0在Origin8.0基础上，增加了一些新的特征：1扩展了参数和非参数
6、假设检验工具；新增函数对比工具；扩展了相关系数，用于描述性统计，如离散频率、Kolmogorov-smirnov and Lilliefors检验；提供了ROC曲线工具以及检验效能和样本量工具。2OriginPro8允许你用内置的19种模板或你自定义的公式拟合三维XYZ和矩阵资料，实现三维曲面拟合，原始数据自动展现在所拟合的曲面上。3利用峰值分析器进行基线和峰值分析。4增加相干性分析、二维快速傅氏变换、短时傅里叶变换、hi1bert变换以及小波分析等信号处理工具。7.2 OriginPro工作环境图7.1工作环境界面1. 工作环境综述Origin的工作环境如图7.1所示，包括如下几个部分：(1
7、)菜单栏：窗口的顶部是Origin的菜单栏。菜单栏中的每一个菜单项还包括许多菜单子项，通过它们几乎能够实现Origin的所有功能。Origin的所有系统设置都是在其菜单栏中进行的，因而了解菜单中各菜单选项的使用是掌握Origin的重要步骤，如图7.2所示。菜单栏的结构取决于当前的活动窗口图7.2工作表菜单 绘图菜单 矩阵窗口菜单简要说明：File 文件功能操作：打开文件、输入输出数据图形等。Edit 编辑功能操作：包括数据和图像的编辑等，比如复制、粘贴、清除等，特别注意undo功能。View 视图功能操作：控制屏幕显示。Plot 绘图功能操作：主要提供5类功能。几种样式的二维绘图功能，包括直线
8、、描点、直线加符号、特殊线符号、条形图、柱形图、特殊条形图柱形图和饼图三维绘图气泡彩色映射图、统计图和图形版面布局特殊绘图，包括面积图、极坐标图和向量模板：把选中的工作表数据导入绘图模板Column 列功能操作 比如设置列的属性，增加删除列等Graph 图形功能操作 主要功能包括增加误差栏、函数图、缩放坐标轴、交换X、Y轴等Data 数据功能操作 Analysis 分析功能操作对工作表窗口：选项控制；工作表脚本；提取工作表数据；行列统计；排序；数字信号处理（快速傅里叶变换FFT、相关Correlate、卷积Convolute、解卷Deconvolute）；统计功能（T检验）、方差分析（ANOA
9、V）、多元回归（Multiple Regression）；非线性和S曲线拟合等。对绘图窗口：层控制；提取峰值；数学运算；基线和平滑滤波；图形变换；FFT；线性、多项式、非线性曲线等各种拟合方法。菜单格式控制；图形页面、图层和线条样式控制，栅格捕捉，坐标轴样式控制和调色板等。Plot3D 三维绘图功能操作：根据矩阵绘制各种三维条状图、表面图、等高线等。Matrix 矩阵功能操作：对矩阵的操作，包括矩阵属性、维数和数值设置，矩阵转置和取反，矩阵扩展和收缩，矩阵平滑和积分等。Tools 工具功能操作Format 格式功能操作 Window 窗口功能操作 控制窗口显示Help 帮助(2)工具栏：菜单栏
10、的下面是工具栏。Origin提供了分类合理、功能强大、使用方便的多种工具，这些工具也是Origin中最直观、最常用功能的总汇。其工具栏可根据需要定制。(3)工作表窗口，如图7.3a所示.图7.3 四个工作窗口d项目窗口a工作表窗口b矩阵窗口c绘图窗口(4)矩阵窗口，如图7.3b所示.(5)绘图区：如图7.3c所示,窗口的中部是绘图区。Origin项目文件的所有工作表、绘图等子窗口都是在这个区域内完成的。(6)项目管理器：如图7.3d所示,窗口的左边是项目管理器，它类似于Windows下的资源管理器，能够以直观的形式给出用户的项目管理文件及其组成部分的列表。(7)状态栏：窗口的底部是状态栏，它的
11、主要用途是向用户标出当前的工作内容，以及当前工作对象的有关情况。2. 基本操作作图一般需要一个项目Project来完成，FileNew保存项目的缺省后缀为：OPJ自动备份功能：ToolsOptionOpenClose选项卡“Backup Project Before Saving”添加项目：FileAppend刷新子窗口：如果修改了工作表或者绘图子窗口的内容，一般会自动刷新，如果没有，则按WindowRefresh7.3二维图形绘制1. 输入数据：表7.1xy1200.2891500.3371800.3872100.4362400.4852700.5353000.5833300.6313600
12、.6793900.7284200.7764500.8244800.8715100.918图7.4a图7.4b一般来说数据按照X Y坐标存为两列，假设数据文件为text.dat，格式如表7.1所示。图7.5aa图7.5b输入数据时，右键单击FileImportSingle ASCII,如图7.4a所示,弹出对话窗口如图7.4b示，然后选择ASCII数据文件text.dat即可。（也可以通过直接在boook1表窗口上单击右键，然后选择Import ASCII找到text.dat文件打开。）2. 绘制二维图按住鼠标左键拖动选定这两列数据，如图7.5a所示，按绘图工具栏上从工起的第二个绘科工具按钮可绘
13、制简单的图形，效果如7.5b所示。(1)设置列属性双击A列或者点右键选则Properties，这里可以设置一些列的属性如图7.6所示。(2)数据浏览图7.6Data Display 动态显示所选数据点或屏幕点的XY坐标值。Data Selector 选择一段数据曲线，作出标志 一是鼠标，而是利用Ctrl,Ctrl+Shift与左右箭头的组合。Data Reader 读取数据曲线上的选定点的XY值。Screen Reader 读取绘图窗口内选定点的XY值。Enlarger 局部放大曲线。Zoom 缩放注意利用方向键，以及与Ctrl和Shift的组合。(3)定制图形：定制数据曲线图7.7图7.8用鼠标双击图线调出如图7.7窗口。定制坐标轴：双击坐标轴得到，如图7.8所示。图7.9添加文本说明用左侧按纽T，如果想移动位置，可以用鼠标拖动。注意利用Symbol Map可以方便的添加特殊字符。
