【MATLAB学习笔记】绘图——分割绘图背景并填充不同的颜色

Infww2024-08-28 8:46

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前言

在MATLAB中，使用窗口对象的Color属性可以轻松地设置不同的背景颜色，但是只能设置一种单一颜色。若需要将绘图背景设置成多种颜色，比如左右两边不同的颜色，MATLAB中是不支持直接设置的。文章提供了一个分割背景并可以填充颜色的函数splitBackground，还提供了该函数的使用示例。

分割背景函数

分割背景的函数splitBackground如下，该函数必须输入一个窗口对象ax，ax通常可以赋值为gca；nx和ny表示水平方向和竖直方向的分割数量；colors表示填充的颜色，顺序为从下到上，从左到右；biasx和biasy可以设置水平方向和竖直方向分割的位置，默认为均分。

matlab 复制代码 
function splitBackground(ax,nx,ny,colors,biasx,biasy)
% 分割绘图背景, 并填充颜色
% ax        窗口对象,一般设置为ax = gca
% nx        水平方向的分割数量  默认:1
% ny        竖直方向的分割数量  默认:1
% colors    指定颜色(GRB数组),顺序:从左到右,从下到上  默认:jet
% biasx     水平方向的分割位置(0-1,最后一个位置需为1),数组大小为nx  默认:均分    
% biasy     竖直方向的分割位置(0-1,最后一个位置需为1),数组大小为ny  默认:均分 

if nargin < 2, nx = 1; end
if nargin < 3, ny = 1; end
if nargin < 4, colors = jet(nx*ny); end
if nargin < 5, biasx = cumsum(ones(nx,1)/nx); end
if nargin < 6, biasy = cumsum(ones(ny,1)/ny); end

Po = get(ax,'Position');    % 当前图窗位置坐标
set(ax,'color','none')      % 设置绘图区背景为透明色

k = 0;  % 记录背景数量
for i = 1:nx
    for j = 1:ny
        k = k + 1;

        Pon = Po;   % 拷贝位置坐标

        % 计算水平方向的位置
        if i > 1
            Pon(1) = Pon(1) + Pon(3)*biasx(i-1);
            Pon(3) = Pon(3)*(biasx(i)-biasx(i-1));
        else
            Pon(3) = Pon(3)*biasx(i);
        end

        % 计算竖直方向的位置
        if j > 1
            Pon(2) = Pon(2) + Pon(4)*biasy(j-1);
            Pon(4) = Pon(4)*(biasy(j)-biasy(j-1));
        else
            Pon(4) = Pon(4)*biasy(j);
        end

        % 设置背景
        axbg = axes('Position',Pon,'Color',colors(k,:),'XColor','none','YColor','none');
        set(axbg,'XTick', [],'YTick', []);   % 去掉xy轴刻度

        % 背景置底
        uistack(axbg,'bottom')   % 设置新绘图区位于最底层

    end
end


end

示例

基本绘图

下面这是基本的绘图代码，具体细节可以参考前面的文章(点击转跳)。

matlab 复制代码 
clc;clear;close all
set(0,'defaultfigurecolor','w');

%% 数据
x = 0:0.01:1;   % 产生0到1, 步长为0.01的序列
y = 2*x + 1;    % y为x一次函数
rng(100)    % 随机数种子,使每次随机数都是一样的
r = (rand(1,length(x)) - 0.5) * 2;  %产生-1到1的随机数
y1 = y + r*0.5; %对y施加扰动(为了模拟数据)

%% 绘图
f = figure(1);
ax = gca;   % 将当前坐标区实例化
plot(x,y,'-k',x,y1,'ok','LineWidth',1.3)

hold on

set(gca,'FontName','Times New Roman','FontSize',13)
xlabel('\fontname{宋体} 位移\fontname{Times New Roman} \it x/\rm mm')
ylabel('\fontname{宋体} 力\fontname{Times New Roman} \it y/\rm N')

% 图例
le = legend('拟合数据','原始数据','FontName','宋体','Location','northwest');
% legend('boxoff')    %取消图例边框
le.EdgeColor = 'none';
le.Color = 'none';
le.LineWidth = 1.3;

% 设置次刻度线
set(gca,'XMinorTick',true)
set(gca,'YMinorTick',true)

% 去除上边框、右边框刻度线
box off     % 取消边框
ax1 = axes('Position',get(ax,'Position'),'XAxisLocation','top',...
    'YAxisLocation','right','Color','none','XColor','k','YColor','k');  % 设置坐标区
set(ax1,'XTick', [],'YTick', []);   % 去掉xy轴刻度
hold off

运行代码后得到下面的结果图。

分割背景函数的使用

可以通过colors自定义颜色，注意只能输入RGB颜色数组。接着调用分割背景函数splitBackground，注意ax在前面已经赋值了，见上一个代码块。

  • 将绘图背景按水平方向分割为两区域。
matlab 复制代码 
colors = [1,0.81,0.81;
          0.79,0.81,1;
          0.8,1,0.79;
          1,0.99,0.79];
splitBackground(ax,2,1,colors)

将上面的代码放在第一个代码块的末尾，运行后即可得到下面的结果图。

  • 将绘图背景按竖直方向分割为两区域。
matlab 复制代码 
splitBackground(ax,1,2,colors)
  • 将绘图背景按水平方向分割为两区域，并设置分割位置为0.7。
matlab 复制代码 
splitBackground(ax,2,1,colors,[0.7,1])
  • 将绘图背景按水平方向和竖直方向分割为四个区域，并设置分割位置为0.7和0.6。
matlab 复制代码 
splitBackground(ax,2,2,colors,[0.7,1],[0.6,1])

保存图片

使用了分割背景函数splitBackground后，通过代码保存图片的方式(比如print、exportgraphics和saveas等)出现了一些问题(具体原因未知，可能是bug)，会导致背景颜色缺失或者出现白边的情况，而通过手动保存可以避免这些问题。

  • 首先点击"文件"。
  • 接着点击"导出设置"。
  • 点击"导出"。
  • 设置"保存类型"以及"文件名"，点击确定即可。

总代码

总代码如下，后续还会继续更新一些MATLAB绘图的技巧和细节，制作不易，别忘了关注和点赞喔。

matlab 复制代码 
clc;clear;close all
set(0,'defaultfigurecolor','w');

%% 数据
x = 0:0.01:1;   % 产生0到1, 步长为0.01的序列
y = 2*x + 1;    % y为x一次函数
rng(100)    % 随机数种子,使每次随机数都是一样的
r = (rand(1,length(x)) - 0.5) * 2;  %产生-1到1的随机数
y1 = y + r*0.5; %对y施加扰动(为了模拟数据)

%% 绘图
f = figure(1);
ax = gca;   % 将当前坐标区实例化
plot(x,y,'-k',x,y1,'ok','LineWidth',1.3)

hold on

set(gca,'FontName','Times New Roman','FontSize',13)
xlabel('\fontname{宋体} 位移\fontname{Times New Roman} \it x/\rm mm')
ylabel('\fontname{宋体} 力\fontname{Times New Roman} \it y/\rm N')

% 图例
le = legend('拟合数据','原始数据','FontName','宋体','Location','northwest');
% legend('boxoff')    %取消图例边框
le.EdgeColor = 'none';
le.Color = 'none';
le.LineWidth = 1.3;

% 设置次刻度线
set(gca,'XMinorTick',true)
set(gca,'YMinorTick',true)

% 去除上边框、右边框刻度线
box off     % 取消边框
ax1 = axes('Position',get(ax,'Position'),'XAxisLocation','top',...
    'YAxisLocation','right','Color','none','XColor','k','YColor','k');  % 设置坐标区
set(ax1,'XTick', [],'YTick', []);   % 去掉xy轴刻度
hold off

% 分割背景并填充颜色
% 颜色
colors = [1,0.81,0.81;
          0.79,0.81,1;
          0.8,1,0.79;
          1,0.99,0.79];

% 将绘图背景按水平方向分割为两区域 
% splitBackground(ax,2,1,colors)

% 将绘图背景按竖直方向分割为两区域
% splitBackground(ax,1,2,colors)

% 将绘图背景按水平方向分割为两区域，并设置分割位置为0.7
% splitBackground(ax,2,1,colors,[0.7,1])

% 将绘图背景按水平和竖直方向分割为两区域，并设置分割位置为0.7和0.6
splitBackground(ax,2,2,colors,[0.7,1],[0.6,1])

function splitBackground(ax,nx,ny,colors,biasx,biasy)
% 分割绘图背景, 并填充颜色
% ax        窗口对象,一般设置为ax = gca
% nx        水平方向的分割数量  默认:1
% ny        竖直方向的分割数量  默认:1
% colors    指定颜色(GRB数组),顺序:从左到右,从下到上  默认:jet
% biasx     水平方向的分割位置(0-1,最后一个位置需为1),数组大小为nx  默认:均分    
% biasy     竖直方向的分割位置(0-1,最后一个位置需为1),数组大小为ny  默认:均分 

if nargin < 2, nx = 1; end
if nargin < 3, ny = 1; end
if nargin < 4, colors = jet(nx*ny); end
if nargin < 5, biasx = cumsum(ones(nx,1)/nx); end
if nargin < 6, biasy = cumsum(ones(ny,1)/ny); end

Po = get(ax,'Position');    % 当前图窗位置坐标
set(ax,'color','none')      % 设置绘图区背景为透明色

k = 0;  % 记录背景数量
for i = 1:nx
    for j = 1:ny
        k = k + 1;

        Pon = Po;   % 拷贝位置坐标

        % 计算水平方向的位置
        if i > 1
            Pon(1) = Pon(1) + Pon(3)*biasx(i-1);
            Pon(3) = Pon(3)*(biasx(i)-biasx(i-1));
        else
            Pon(3) = Pon(3)*biasx(i);
        end

        % 计算竖直方向的位置
        if j > 1
            Pon(2) = Pon(2) + Pon(4)*biasy(j-1);
            Pon(4) = Pon(4)*(biasy(j)-biasy(j-1));
        else
            Pon(4) = Pon(4)*biasy(j);
        end

        % 设置背景
        axbg = axes('Position',Pon,'Color',colors(k,:),'XColor','none','YColor','none');
        set(axbg,'XTick', [],'YTick', []);   % 去掉xy轴刻度

        % 背景置底
        uistack(axbg,'bottom')   % 设置新绘图区位于最底层

    end
end

end

总结

这只是一个基础的示例，实际中还会有更具体的、更细致的要求，这就需要再做额外调整；另外本人也仍在学习中，这只是个人的学习笔记，可能还有一些不足之处，欢迎指正。

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