MATLAB二值图求figure图中任意图形面积
 
问题描述
思路
代码
效果
  
 

 
问题描述
 
MATLAB的figure图遇到曲线是由离散点组成，没有解析表达式。想求曲线包围面积时无法直接编程求解。如下图
 
 
思路
 

 
 
示意图
 
 PS填充后
 
 MATLAB处理后的二值图
 
代码
 
仅保存figure数据部分
 
f=getframe(gca);
imwrite(f.cdata,'XXX.png');
 
读取并计算面积
 
 clc;clear;close all;
 sa=X;//总面积
 I=imread('XXX.png')//照片放于.m同一文件夹下
 subplot(1,2,1);
 imshow(I);
 level=graythresh(I);
 BW=im2bw(I,level);
 subplot(1,2,2);
 imshow(BW);
 xiangsu=bwarea(BW);
 BACK=im2bw(I,0);
 xiangsuback=bwarea(BACK);
 s=(xiangsuback-xiangsu)/xaingsuback*sa
 
效果
 

 

 

 
I have an image in MATLAB:
 
y = rgb2gray(imread('some_image_file.jpg'));
 
and I want to do some processing on it:
 
pic = some_processing(y);
 
and find the local maxima of the output. That is, all the points in y that are greater than all of their neighbors.
 
I can't seem to find a MATLAB function to do that nicely. The best I can come up with is:
 
[dim_y,dim_x]=size(pic);
 
enlarged_pic=[zeros(1,dim_x+2);
 
zeros(dim_y,1),pic,zeros(dim_y,1);
 
zeros(1,dim_x+2)];
 
% now build a 3D array
 
% each plane will be the enlarged picture
 
% moved up,down,left or right,
 
% to all the diagonals, or not at all
 
[en_dim_y,en_dim_x]=size(enlarged_pic);
 
three_d(:,:,1)=enlarged_pic;
 
three_d(:,:,2)=[enlarged_pic(2:end,:);zeros(1,en_dim_x)];
 
three_d(:,:,3)=[zeros(1,en_dim_x);enlarged_pic(1:end-1,:)];
 
three_d(:,:,4)=[zeros(en_dim_y,1),enlarged_pic(:,1:end-1)];
 
three_d(:,:,5)=[enlarged_pic(:,2:end),zeros(en_dim_y,1)];
 
three_d(:,:,6)=[pic,zeros(dim_y,2);zeros(2,en_dim_x)];
 
three_d(:,:,7)=[zeros(2,en_dim_x);pic,zeros(dim_y,2)];
 
three_d(:,:,8)=[zeros(dim_y,2),pic;zeros(2,en_dim_x)];
 
three_d(:,:,9)=[zeros(2,en_dim_x);zeros(dim_y,2),pic];
 
And then see if the maximum along the 3rd dimension appears in the 1st layer (that is: three_d(:,:,1)):
 
(max_val, max_i) = max(three_d, 3);
 
result = find(max_i == 1);
 
Is there any more elegant way to do this? This seems like a bit of a kludge.
 
解决方案bw = pic > imdilate(pic, [1 1 1; 1 0 1; 1 1 1]);

一、绘图的基本步骤
 
在MATLAB中绘制图形，通常采用以下7个步骤
 1.准备数据
 准备好绘图需要的横坐标变量和纵坐标变量数据。
 2.设置当前绘图区
 在指定的位置创建新的绘图窗口，并自动以此窗口的绘图为当前绘图区。
 3.绘制图形
 创建坐标轴，指定叠加绘图模式，绘制函数曲线。
 4.设置图形中曲线和标记点格式
 设置图形中的线宽、线型、颜色和标记点的形状、大小、颜色等。
 5.设置坐标轴和网格线属性
 将坐标轴的范围设置在指定横线，并设置网格线的属性，如网格线的类型（实线、虚线）等
 6.标注图形
 对图形进行标注，包括在图形中添加标题、坐标轴标注、文字标注等、
 7.保存和导出图形
 按指定文件格式、属性保存或导出图形，以备后续使用。
 
二、在工作区直接绘图
 
使用工作空间直接绘图
 
三、利用函数绘图
 
MATLAB提供了丰富的绘图功能，在命令行窗口中输入help graph2d可得到所有绘制二维图形的命令，输入help graph3d可得到所有绘制三维图形的命令。
 
1.基本二维图形
 
plot(X1,Y1,LineSpec,‘PropertyName’,PropertyValue)：对所有用plot函数创建的图形进行属性值设置。
 常用的绘图选项：
 
选项
含义
选项
含义
-
实线
.
用点号标出数据点
–
虚线
○
用圆圈标出数据点
：
点线
×
用叉号标出数据点
-.
点划线
+
用加号标出数据点
r
红色
s
用小正方形标出数据点
g
绿色
D
用菱形标出数据点
b
蓝色
V
用下三角标出数据点
y
黄色
^
用上三角标出数据点
m
品红
<
用左三角标出数据点
c
青色
>
用右三角标出数据点
w
白色
H
用六角形标出数据点
k
黑色
P
用五角形标出数据点
*
用星号标出数据点
-
-
常用属性：
 
属性名
含义
属性名
含义
LineWidth
设置线的宽度
MarkerEdgeColor
设置标记点的边缘颜色
MarkerSize
设置标记点的大小
MarkerFaceColor
设置标记点的填充颜色
h = plot(X1,Y1,LineSpec,‘PropertyName’,PropertyValue)：返回绘制函数的句柄值h。
 loglog函数、semilogx函数与semilogy函数的用法与plot函数的用法类似。
 【例1】在同一坐标下绘制多条曲线
 
>> clear all;
t = 0: pi/50: 4*pi;
y0 = exp(-t/3);
y = exp(-t/3).*sin(3*t);
plot(t,y,t,y0,t,-y0);
grid on
 
 
【例2】加载MATLAB自带的噪声信号进行图形绘图
 
>> clear all;
>> load noisdopp;
>> plot(noisdopp)
 
 
2.双y轴绘图
 
在MATLAB中，提供了plotyy函数用于绘制双y轴图形绘制。在实际中，如果两组数据的数据范围相差较大，而又希望放在同一图形中比较分析，则可以绘制双y轴图形。
 plotyy(x1,y1,x2,y2)：在一个图形窗口同时绘制两条曲线(x1,y1)和(x2,y2)，曲线(x1,y1)用左侧的y轴，曲线(x2,y2)用右侧的y轴。
 plotyy(x1,y1,x2,y2,fun)：fun是字符串格式，用于指定绘图的函数名，如plot、semilogx等。例如，命令plotyy(x1,y1,x2,y2,‘semilogx’)就是用函数semilogx来绘制曲线(x1,y1)和(x2,y2)。
 plotyy(x1,y1,x2,y2,fun1,fun2)：和第二种形式类似，只是用fun1和fun2可以指定不同的绘图函数分别绘制这两种曲线。
 【例3】利用plotyy绘制双y轴图形。
 
>> clear all;
>> x = 0: 0.01: 20;
>> y1 = 200 * exp(-0.05 * x).*sin(x);
>> y2 = 0.8 * exp(-0.5 * x).*sin(10 * x);
>> figure
>> plotyy(x,y1,x,y2)
 
 
3.三维图形
 
1）三维曲线
 
在MATLAB中，提供了plot3函数用于绘制三维曲线，其函数的用法与二维曲线绘制函数plot类似。plot3函数的调用格式如下。
 plot3(X1,Y1,Z1,…)：以默认线型属性绘制三维点集(Xi,Yi,Zi)确定的曲线。Xi、Yi、Zi为相同大小的向量或矩阵。
 plot3(X1,Y1,Z1,LineSpec…)：以参数LineSpec确定的线型属性绘制三维点集(Xi,Yi,Zi)确定的曲线，Xi、Yi、Zi为相同大小的向量或矩阵。
 plot3(…,‘PropertyName’,PropertyValue,…）：绘制三维曲线，根据指定的属性值设定曲线的属性。
 h = plot3(…)：返回绘制曲线图的句柄值向量h。
 【例4】利用plot绘制三维曲线图。
 
clear all
t = 0: pi/50: 10 * pi
st = sin(t)
ct = cos(t)
figure
plot3(st,ct,t)
 

 MATLAB中，除了可以绘制三维线性图形外，还可以绘制三维曲面。常见的绘制三维曲面的MATLAB函数有mesh和surf。
 
2）三维网格图的绘制
 
在三维网格图绘制时经常需要用到meshgid，用于生成网格数据。
 meshgrid的用法简介
 [X,Y] = meshgid(x,y)：输入向量x为xy平面上矩阵定义域的矩形分割线在x轴的值,输入向量y为xy平面上矩形定义域的矩形分割线在y轴的值。输出向量X为xy平面上矩形定义域的矩形分割点的横坐标值矩阵，输出向量Y为xy平面上矩形定义域的矩形分割点的纵坐标值矩阵。
 [X,Y] = meshgrid(x)：等价于[X,Y] = meshgrid(x,x)
 [X,Y,Z] = meshgrid(x,y,z)
 
3)三维网格曲面
 
mesh(X,Y,Z)
 
4）三维阴影曲面
 
surf(X,Y,Z)
 Matlab用surf函数画三维曲面
 Matlab绘制三维曲线(plot3)和三维图形(mesh & surf)
 Matlab中mesh和surf的区别
 meshgrid,contour,surf,mesh的总结
 
4.图形的修饰
 
1）选择图形窗口的函数
 
1.打开不同图形窗口的函数
 figure(1);figure(2);…;figure(n)：用来打开不同的图形窗口，以便绘制不同的图形。
 2.图形窗口分拆函数subplot
 subplot(m,n,p)：分割图形显示窗口，m表示上下分割个数，n表示左右分割个数，p表示子图编号。
 【例5】图形窗口的创建与分割
 
clear all
b = 2 * pi
x = linspace(0,b,50)                       %分割点
for k = 1:9
    y = sin(k * x).*cos(.52 * x)
    subplot(3,3,k)
    plot(x,y,'linewidth',2)
    axis([0,2*pi,-1,1])
end

 
 
2)坐标轴相关函数
 
在默认情况下，MATLAB自动选择图形的横、纵坐标的比例，当然也可以用axis函数控制，常用的函数格式如下：
 axis([xmin xmax ymin ymax])：[xmin xmax ymin ymax]中分别给出x轴和y轴的最大值、最小值。
 axis equal：x轴和y轴的单位长度相同。
 axis square：图框呈正方形。
 axis off：清除坐标刻度。
 semilogx：绘制以x轴为对数坐标（以10为底）、y轴为线性坐标的半对数坐标图形。
 semilogy：绘制以y轴为对数坐标（以10为底）、x轴为线性坐标的半对数坐标图形。
 loglog：绘制全对数坐标图形，即x、y轴均为对数坐标（以10为底）。
 
3）文字标识函数
 
text(x,y,‘字符串’)：在图形的指定坐标位置（x,y）处标示单引号括起来的字符串。
 gtext(‘说明文字’）：利用鼠标在图形的某一位置标示说明文字。执行完绘图命令后再执行gtext(‘说明文字’）命令，就可在屏幕上得到一个光标，然后用鼠标选择说明文字的位置。
 title(‘字符串’)：在所绘制图形的最上端显示说明该图形标题的字符串。
 xlanbel(‘字符串’)、ylanbel(‘字符串’)、zlanbel(‘字符串’)：设置x、y、z坐标轴的名称。输入特殊的文字需要用反斜杠()开头。
 legend(‘字符串1’、‘字符串2’,…,‘字符串n’)：在屏幕上开启一个视窗，然后依据绘图函数的先后次序，用对应的字符串区分图形上的线。
 
4）添加或删除栅格
 
grid：给图形加上栅格线。
 grid on :给当前坐标系加上栅格线。
 grid off：从当前坐标系中删去栅格线。
 grid：交替转换命令，即执行一次，转变一个状态（相当于grid on、grid off）。
 
5)图形保持或覆盖
 
hold on：把当前图形保持在屏幕不变，同时允许在这个坐标内绘制另外一个图形。
 hold off：使新图覆盖旧图。
 hold函数是一个交替转换函数，即执行一次，转变一个状态（相当于hold on、hold off）。
 【例6】绘制对数坐标及半对数坐标图
 
clear all
x1 = logspace(-1,2)
subplot(131)
loglog(x1,exp(x1),'-s')
title('loglog函数绘图')
grid on
x2 = 0: 0.1 :10
subplot(132)
semilogx(10.^x2,x2,'r-.*')
title('semilogx函数绘图')
subplot(133)
semilogx(10.^x2,x2,'rd')
title('semilogy函数绘图')
 

 
要使用plot函数来绘制图形，需要执行以下步骤：
 
通过指定要绘制函数的变量x的值的范围来定义x。
 
定义函数，y = f(x)
 
调用plot命令，如下：plot(x，y)
 
以下示例将演示该概念。下面绘制x的值范围是从0到100，使用简单函数y = x，增量值为5。
 
创建脚本文件并键入以下代码 -
 
x = [0:5:100];
 
y = x;
 
plot(x, y)
 
执行上面示例代码，得到以下结果 -
 

 
下面再来一个例子来绘制函数y = x^2。 在这个例子中，将绘制两个具有相同函数的图，但是在第二次，将减小增量的值。请注意，当减少增量时，图形变得更平滑。
 
创建脚本文件并键入以下代码 -
 
x = [1 2 3 4 5 6 7 8 9 10];
 
x = [-100:10:100];
 
y = x.^2;
 
plot(x, y)
 
执行上面示例代码，得到以下结果 -
 

 
更改代码，减少增量为2 -
 

 
在图上添加标题，标签，网格线和缩放
 
MATLAB允许沿x轴和y轴，网格线添加标题，标签，并且还可以调整轴来绘制图形。
 
xlabel和ylabel命令沿x轴和y轴生成标签。
 
title命令用于在图表上设置标题。
 
grid on命令用于将网格线放在图形上。
 
axis equal命令允许生成具有相同比例因子的绘图和两个轴上的空格。
 
axis square命令生成一个方形图。
 
示例
 
创建脚本文件并键入以下代码 -
 
x = [0:0.01:10];
 
y = sin(x);
 
plot(x, y), xlabel('x'), ylabel('Sin(x)'), title('Sin(x) Graph'),
 
grid on, axis equal
 
MATLAB生成以下图表 -
 

 
在同一个图上绘制多个函数
 
可以在同一个图上绘制多个图形。以下示例演示了这一概念 -
 
示例
 
创建脚本文件并键入以下代码 -
 
x = [0 : 0.01: 10];
 
y = sin(x);
 
g = cos(x);
 
plot(x, y, x, g, '.-'), legend('Sin(x)', 'Cos(x)')
 
MATLAB生成以下图表 -
 

 
在图上设置颜色
 
MATLAB提供了八个基本的颜色选项来绘制图形。 下表显示了颜色及其代码 -
 
代码
 
颜色
 
w
 
White
 
k
 
Black
 
b
 
Blue
 
r
 
Red
 
c
 
Cyan
 
g
 
Green
 
m
 
Magenta
 
y
 
Yellow
 
示例
 
下面我们来绘制两个多项式的图形 -
 

 
创建脚本文件并键入以下代码 -
 
x = [-10 : 0.01: 10];
 
y = 3*x.^4 + 2 * x.^3 + 7 * x.^2 + 2 * x + 9;
 
g = 5 * x.^3 + 9 * x + 2;
 
plot(x, y, 'r', x, g, 'g')
 
执行上面示例代码，MATLAB生成以下图表 -
 

 
设置轴刻度
 
axis命令用来设置轴刻度。可以通过以下方式使用axis命令为x和y轴提供最小和最大值：
 
axis ( [xmin xmax ymin ymax] )
 
示例
 
创建脚本文件并键入以下代码 -
 
x = [0 : 0.01: 10];
 
y = exp(-x).* sin(2*x + 3);
 
plot(x, y), axis([0 10 -1 1])
 
执行上面示例代码，MATLAB生成以下图表 -
 

 
生成子图
 
当在同一个图中创建一个绘图数组时，这些图中的每一个图称为子图。 subplot命令用于创建子图。
 
该命令的语法是 -
 
subplot(m, n, p)
 
其中，m和n是绘图数组的行数和列数，p表示放置指定图形的位置。
 
使用subplot命令创建的每个曲线都可以有自己的特点。 以下示例演示了这一概念 -
 
示例
 
下面示例将生成两个区域块 -
 

 
创建脚本文件并键入以下代码 -
 
x = [0:0.01:5];
 
y = exp(-1.5*x).*sin(10*x);
 
subplot(1,2,1)
 
plot(x,y), xlabel('x'),ylabel('exp(–1.5x)*sin(10x)'),axis([0 5 -1 1])
 
y = exp(-2*x).*sin(10*x);
 
subplot(1,2,2)
 
plot(x,y),xlabel('x'),ylabel('exp(–2x)*sin(10x)'),axis([0 5 -1 1])
 
执行上面示例代码，得到以下结果 -
 

 
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