第十九章颜色的使用 MATLAB提供了许多在二维和三维空间内显示可视信息的工具。例如,看一条sin函数的 曲线图就会比一堆数据提供更多的信息。这种用图表和图形来表示数据的技术叫做数据可视化 MATLAB不仅是一个强大的计算工具,并且在以引人入胜和直观方式可视地表示数据方面也很 有特色。 但是很多时候,一个简单的二维或三维图形不能一次显示出想要提供的全部信息。这时, 颜色可以对图形提供一个附加的维数。前面章节讨论的许多绘图函数都可以接受一个可用的颜 色参量,来增加这附加的维数, 本章的讨论以研究颜色映象开始:如何使用、显示、修改和如何创建用户自己的颜色映象。 然后,阐述在一个图形窗口中仿真多个颜色映象的技术或只使用颜色映象的一部分的技术。最 后,讨论照明模型并提供例子 19.1颜色映象理解 MATLAB有一个叫颜色映象的数据结构来代表颜色值。颜色映象定义为一个有三列和若干 行的矩阵。利用0到1之间的数,矩阵的每一行都代表了一种色彩。任一行的数字都指定了 个RGB值,即红、黄、蓝三种颜色的强度,形成一种特定的颜色。一些有代表性的RGB值在 表19.1中给出 表191 简单颜色 Red(红) Green(绿)Blue(蓝)颜色 0110011021 0 0 黑白红绿蓝黄 青 天 l/2 橘 红蓝蓝黄红色 灰1 有十个 MATLAB函数产生预定的颜色映象。见表192
第十九章 颜色的使用 MATLAB 提供了许多在二维和三维空间内显示可视信息的工具。例如，看一条 sin 函数的 曲线图就会比一堆数据提供更多的信息。这种用图表和图形来表示数据的技术叫做数据可视化。 MATLAB 不仅是一个强大的计算工具，并且在以引人入胜和直观方式可视地表示数据方面也很 有特色。 但是很多时候，一个简单的二维或三维图形不能一次显示出想要提供的全部信息。这时， 颜色可以对图形提供一个附加的维数。前面章节讨论的许多绘图函数都可以接受一个可用的颜 色参量，来增加这附加的维数。 本章的讨论以研究颜色映象开始：如何使用、显示、修改和如何创建用户自己的颜色映象。 然后，阐述在一个图形窗口中仿真多个颜色映象的技术或只使用颜色映象的一部分的技术。最 后，讨论照明模型并提供例子。 19.1 颜色映象理解 MATLAB 有一个叫颜色映象的数据结构来代表颜色值。颜色映象定义为一个有三列和若干 行的矩阵。利用 0 到 1 之间的数，矩阵的每一行都代表了一种色彩。任一行的数字都指定了一 个 RGB 值，即红、黄、蓝三种颜色的强度，形成一种特定的颜色。一些有代表性的 RGB 值在 表 19.1 中给出。 表 19.1 简单颜色 Red（红） Green（绿） Blue（蓝） 颜色 0 0 0 黑 1 1 1 白 1 0 0 红 0 1 0 绿 0 0 1 蓝 1 1 0 黄 1 0 1 洋红 0 1 1 青蓝 2/3 0 1 天蓝 1 1/2 0 橘黄 .5 0 0 深红 .5 .5 .5 灰色 有十个 MATLAB 函数产生预定的颜色映象。见表 19.2
表192 标准颜色映象 hsy 色彩饱和值(以红色开始和结束) 从黑到红到黄到白 c00 青蓝和洋红的色度 粉红的彩色度 gray 线性灰度 带一点蓝色的灰度 hsv的一种变形(以蓝色开始和结束) copper 线性铜色度 prim 三棱镜。交替为红色、橘黄色、黄色、绿色和天蓝色 交替为红色、白色、蓝色和黑色 按缺省,上面所列的各个颜色映象产生一个64×3的矩阵,指定了64种颜色RGB的描述 这些函数都接受一个参量来指定所产生矩阵的行数。比如hot(m)产生一个m×3的矩阵,它包 含的RGB颜色值的范围从黑经过红、橘红和黄,到白 大多数计算机在一个8位的硬件查色表中一次可以显示256种颜色,当然有些计算机的显 示卡可以同时显示更多的颜色。这就意味着在不同的图中,一般一次可以用三或四个64×3的 颜色映象。如果使用了更多的颜色映象输入项,计算机必须经常在它的硬件査色表中调出输入 项。比如,当在画MA∏LAB图形时背景图案发生了变化,就是发生了这种情况。所以,除非 计算机有一次显示更多种颜色的显示卡,最好任何一次所用的颜色映象输入项数都小于256。 19.2颜色映象使用 语句 colormap(M)将矩阵M作为当前图形窗口所用的颜色映象。例如, colormap(cool 装入了一个有64个输入项的cool颜色映象。 colormap default装入了缺省的颜色映象(hs) 函数plot、plot3、 contour和 contour.3不使用颜色映象,它们使用列在plot颜色和线形表 中的颜色。而大多数其它绘图函数,比如mesh、surf、fi、 pcolor和它们的各种变形函数,使 用当前的颜色映象。 接受颜色参量的绘图函数中的颜色参量通常采用以下三种形式之一:(1)字符串。代表 plot颜色或线型表中的一种颜色,比如,r代表红色;(2)三个输入的行向量。它代表一个 单独的RGB值,比如.25.5075:(3)矩阵。如果颜色参量是一个矩阵,其元素作了调 整,并把它们用作当前颜色映象的下标。最后一种形式会在以后作更多讨论。 19.3颜色映象显示 可以用多种途径来显示一个颜色映象。其中一个方法是观察颜色映象矩阵的元素。 > hot(8
表 19.2 标准颜色映象 hsv 色彩饱和值（以红色开始和结束） hot 从黑到红到黄到白 cool 青蓝和洋红的色度 pink 粉红的彩色度 gray 线性灰度 bone 带一点蓝色的灰度 jet hsv 的一种变形（以蓝色开始和结束） copper 线性铜色度 prim 三棱镜。交替为红色、橘黄色、黄色、绿色和天蓝色 flag 交替为红色、白色、蓝色和黑色 按缺省，上面所列的各个颜色映象产生一个 64×3 的矩阵，指定了 64 种颜色 RGB 的描述。 这些函数都接受一个参量来指定所产生矩阵的行数。比如 hot(m)产生一个 m×3 的矩阵，它包 含的 RGB 颜色值的范围从黑经过红、橘红和黄，到白。 大多数计算机在一个 8 位的硬件查色表中一次可以显示 256 种颜色，当然有些计算机的显 示卡可以同时显示更多的颜色。这就意味着在不同的图中，一般一次可以用三或四个 64×3 的 颜色映象。如果使用了更多的颜色映象输入项，计算机必须经常在它的硬件查色表中调出输入 项。比如，当在画 MATLAB 图形时背景图案发生了变化，就是发生了这种情况。所以，除非 计算机有一次显示更多种颜色的显示卡，最好任何一次所用的颜色映象输入项数都小于 256。 19.2 颜色映象使用 语句 colormap(M）将矩阵 M 作为当前图形窗口所用的颜色映象。例如，colormap（cool） 装入了一个有 64 个输入项的 cool 颜色映象。colormap default 装入了缺省的颜色映象（hsv）。 函数 plot、plot3、contour 和 contour3 不使用颜色映象，它们使用列在 plot 颜色和线形表 中的颜色。而大多数其它绘图函数，比如 mesh、surf、fill、pcolor 和它们的各种变形函数，使 用当前的颜色映象。 接受颜色参量的绘图函数中的颜色参量通常采用以下三种形式之一：（1）字符串。代表 plot 颜色或线型表中的一种颜色，比如，’ r ‘代表红色；（2）三个输入的行向量。它代表一个 单独的 RGB 值，比如[.25 .50 .75]；（3）矩阵。如果颜色参量是一个矩阵，其元素作了调 整，并把它们用作当前颜色映象的下标。最后一种形式会在以后作更多讨论。 19.3 颜色映象显示 可以用多种途径来显示一个颜色映象。其中一个方法是观察颜色映象矩阵的元素。 » hot(8)
ans 0.3333 1.0000 100000.3333 00000.6667 0000 1.00001.0000 10000100000.5000 1.00001.00001.0000 上面的数据显示出第一行是1/3红色,而最后一行是白色。另外,函数 pcolor可以用来显 示一个颜色映象。例如 16 >)colormapgjet(n)) >) pcolor([l: n+1; 1: n+1) >)title( 'Using Pcolor to Display a Color Map') 输出见图19.1 Using Pcolor to Display a Color Map 16 14 图191用伪彩色来显示颜色映象 因为上面这一段程序很有用处,它已经装入精通 MATLAB工具箱中的函数 mmshow中
ans = 0.3333 0 0 0.6667 0 0 1.0000 0 0 1.0000 0.3333 0 1.0000 0.6667 0 1.0000 1.0000 0 1.0000 1.0000 0.5000 1.0000 1.0000 1.0000 上面的数据显示出第一行是 1/3 红色，而最后一行是白色。另外，函数 pcolor 可以用来显 示一个颜色映象。例如： » n=16; » colormap(jet(n)) » pcolor([1:n+1;1:n+1]’ ) » title( ‘Using Pcolor to Display a Color Map’ ) 输出见图 19.1. 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 2 4 6 8 10 12 14 16 Using Pcolor to Display a Color Map 图 19.1 用伪彩色来显示颜色映象 因为上面这一段程序很有用处，它已经装入精通 MATLAB 工具箱中的函数 mmshow 中
>help mmshow MMSHOW PCOLOR Colormap Display MMSHOW uses pccolor to display the current colormap MMSHOW(MAP)displays the colormap MAP MMSHOW(MAP(N)) displays the colormap MAP having N elements Examples: MMSHOW(hot) MMSHOW(pink (30)) 帮助信息 MMSHOW显示 PCOLOR颜色映象 MMSHOW使用 pcolor来显示当前颜色映象 MMSHOW(MAP)显示MAP颜色映象 MMSHOW(MAP(N)显示一个有N个元素的MAP颜色映象 例子: MMSHOW(hot) MMSHOW(pink (30)) 函数 mmshow取和 colormap同样的输入参量,但在这种情况下它用自己的伪彩色显示而 不是把颜色映象施加到当前图形。 另一种途径是使用 MATLAB的函数 rgbplot,它可以把颜色映象的各列分别画成红、绿和 蓝色。例如: >)rgbplot(hot 输出见图192
» help mmshow MMSHOW PCOLOR Colormap Display MMSHOW uses pccolor to display the current colormap. MMSHOW(MAP) displays the colormap MAP. MMSHOW(MAP(N)) displays the colormap MAP having N elements. Examples:MMSHOW(hot) MMSHOW(pink(30)) 帮助信息： MMSHOW 显示 PCOLOR 颜色映象 MMSHOW 使用 pcolor 来显示当前颜色映象 MMSHOW(MAP) 显示 MAP 颜色映象 MMSHOW（MAP(N)) 显示一个有 N 个元素的 MAP 颜色映象 例子：MMSHOW（hot） MMSHOW（pink（30）） 函数 mmshow 取和 colormap 同样的输入参量，但在这种情况下它用自己的伪彩色显示而 不是把颜色映象施加到当前图形。 另一种途径是使用 MATLAB 的函数 rgbplot，它可以把颜色映象的各列分别画成红、绿和 蓝色。例如： » rgbplot(hot) 输出见图 19.2
红 绿 蓝 05 0.1 图192用红、绿和蓝色画颜色映象 图中显示红色分量首先增加,然后是绿色,最后是蓝色。 rgbplot(gray)表示所有三列数 据均匀线性地增加(三条线重叠)。 最后,函数 colorbar在当前的图形窗口中增加水平或垂直的颜色标尺以显示当前坐标轴的 颜色映象。》 colorbar( horiz)在当前的图形下面放一个水平的颜色条。》 colorbar(vert)在 当前的图形右边放一个垂直的颜色条。对无参量的 colorbar,如果当前没有颜色条就加一个垂 直的颜色条,或者更新现有的颜色条。下面的例子就演示了 colorbar的用法 >x, y, z]=peaks >)colormap(hsv) axis(-33-33-68]) 输出见图193
图 19.2 用红、绿和蓝色画颜色映象 图中显示红色分量首先增加，然后是绿色，最后是蓝色。rgbplot（gray）表示所有三列数 据均匀线性地增加（三条线重叠）。 最后，函数 colorbar 在当前的图形窗口中增加水平或垂直的颜色标尺以显示当前坐标轴的 颜色映象。» colorbar( ‘horiz’ ) 在当前的图形下面放一个水平的颜色条。» colorbar( ‘vert’ ) 在 当前的图形右边放一个垂直的颜色条。对无参量的 colorbar，如果当前没有颜色条就加一个垂 直的颜色条，或者更新现有的颜色条。下面的例子就演示了 colorbar 的用法。 » [x,y,z]=peaks; » mesh(x,y,z); » colormap(hsv) » axis([-3 3 -3 3 -6 8]) » colorbar 输出见图 19.3