MATLAB动态绘图、展示并保存的一种方法

imwrite函数

将图像写入图形文件

语法
imwrite(A,filename)
imwrite(A,map,filename)
imwrite(___,fmt)
imwrite(___,Name,Value)
说明
imwrite(A,filename) 将图像数据 A 写入 filename 指定的文件，并从扩展名推断出文件格式。
imwrite 在当前文件夹中创建新文件。输出图像的位深取决于 A 的数据类型和文件格式。
对于大多数格式来说：
如果 A 属于数据类型 uint8，则 imwrite 输出 8 位值。
如果 A 属于数据类型 uint16 且输出文件格式支持 16 位数据（JPEG、PNG 和 TIFF），则 imwrite 
将输出 16 位的值。如果输出文件格式不支持 16 位数据，则 imwrite 返回错误。
如果 A 是灰度图像或者属于数据类型 double 或 single 的 RGB 彩色图像，则 imwrite 假设动态范围
是 [0,1]，并在将其作为 8 位值写入文件之前自动按 255 缩放数据。如果 A 中的数据是 single，则在
将其写入 GIF 或 TIFF 文件之前将 A 转换为 double。
如果 A 属于 logical 数据类型，则 imwrite 会假定数据为二值图像并将数据写入位深为 1 的文件
（如果格式允许）。BMP、PNG 或 TIFF 格式以输入数组形式接受二值图像。
如果 A 包含索引图像数据，则应另外指定 map 输入参数。
imwrite(A,map,filename) 将 A 中的索引图像及其关联的颜色图写入由 map filename 指定的文件。
如果 A 是属于数据类型 double 或 single 的索引图片，则 imwrite 通过从每个元素中减去 1 来将
索引转换为从 0 开始的索引，然后以 uint8 形式写入数据。如果 A 中的数据是 single，则在将其写
入 GIF 或 TIFF 文件之前将 A 转换为 double。
imwrite(___,fmt) 以 fmt 指定的格式写入图像，无论 filename 中的文件扩展名如何。您可以在任何
先前语法的输入参数之后指定 fmt。
imwrite(___,Name,Value) 使用一个或多个名称-值对组参数，以指定 GIF、HDF、JPEG、PBM、
PGM、PNG、PPM 和 TIFF 文件输出的其他参数。您可以在任何先前语法的输入参数之后指定
Name,Value。

实例1

下图直观的展示了 y=sin(ax) 的函数图像随参数 a 是如何变化的。

clc;
clear all;
close all;
num = 200;% 参数a的个数，及组成GIF图的总图片个数
a_list = linspace(0.5, 5, num);% 设置参数a的取值范围
x = linspace(0, 2*pi, 200);% 设置自变量x的范围


pic_num = 1;
for i = 1:num  
    a = a_list(i);
    y = sin(a.*x);% 在一个确定的a下得到y=sin(ax)
    figure(1);
    set(figure(1), 'Color', 'white');% 设置图片窗口背景颜色为白色
    plot(x, y, 'LineWidth', 2, 'Color', [0.0118, 0.0359, 0.4824], 'DisplayName', '{\ita}='+string(roundn(a, -2))); 
    % 绘制x,y曲线，并设置线宽，曲线颜色，曲线图例名称


    grid on;% 为绘图窗口加上网格
    set(gca,'FontSize',12,'FontName','Bookman Old Style');% 设置图片中字体的大小，样式
    xlabel('Label {\itx}', 'FontSize',14);% 设置x轴标签
    xlim([min(x), max(x)]);% 设置y轴标签
    ylim([-1.2, 1.2]);% 设置y轴显示范围
    ylabel('Label {\ity}', 'FontSize',14);% 设置y轴标签
    legend('FontSize',14, 'box', 'off');% 为图片加上图例
    title('GIF: {\ity}=sin({\itax})', 'FontSize',14);% 增加图片的标题
    drawnow;% 立即刷新当前绘图窗口，这是matlab绘图中动态展示的关键
    
    F = getframe(gcf);  % 获取当前绘图窗口的图片
    Im = frame2im(F);   % 返回与电影帧相关的图片数据
    [A, map] = rgb2ind(Im, 256); % 将RGB图片转化为索引图片
    if pic_num == 1
        imwrite(A, map, 'sin.gif', 'gif', 'Loopcount', Inf, 'DelayTime', 0.1);
        % 将第一张图片写入‘sin.gif’文件中，并且将GIF播放次数设置成无穷，即保存的GIF图会一直动下去
    else
        imwrite(A, map,'sin.gif','gif','WriteMode','append','DelayTime',0.1);
        % 依次将其他的图片写入到GIF文件当中
    end
    pic_num = pic_num + 1;
end

其中 imwrite 函数就是起到将循环中得到的图片依次写入到GIF格式的图片中，其中参数‘DelayTime’表示相邻两张图片播放的间隔时间，一定程度上决定了GIF动图播放时的流畅程度。代码看起来很长，但有很大一段是对图片的坐标，题目等属性的设置。当然我们可以把将图片写入GIF图的过程封装成一个函数，然后把它加入到Matlab的库函数中去，这样以后使用就可以直接调用而不用再重复粘贴这一大串代码了。

这其中，主要用到以下4个函数:

1. getframe函数

该函数用来捕获坐标区或图窗作为影片帧。使用格式

F=getframe
它捕获显示在屏幕上的当前坐标区作为影片帧。F是一个包含图像数据的结构体。getframe按照屏幕
上显示的大小捕获这些坐标区,它并不捕获坐标区轮廓外部的刻度标签或其他内容。

2. frame2im函数

它与getframe函数属于一类，它返回与影片帧关联的图像数据。

3. rgb2ind函数

从函数名的构成上看，rgb2ind，就是将RGB图像转换(2同to音)为索引(index)图像。gif实际上是多图叠加而成，各图展示时间有延迟，所以看上去是动态的。要将多个图像保存到一个gif文件中，但因为gif文件不支持三维数据，所以应调用rgb2ind，使用颜色图map将图像中的RGB数据转换为索引图像。

4. imwrite函数

imwrite将GIF文件写入您的当前文件夹。在imwrite的参数中，除了要写出的图像数据、图像文件名称外，还有三个非常重要的参数：

4.1参数LoopCount

LoopCount用来设定动画连续循环的次数。循环次数可取[0，65535]范围内的整数或Inf值，如果指定0，动画将播放一次，但某些Microsoft应用程序会将值0的含义解释为根本不进行循环；如果指定值1，动画将播放两次，以此类推；取Inf值可使动画连续循环。

4.2参数WriteMode

因为Gif图像是多图叠加，所以需要将多个图像添加到第一个图像中，而使用'WriteMode'，'append'这种名称-值，可将后续生成的图像叠加到前边的图像中。

4.3参数DelayTime

参数DelayTime指定各个图像的显示延迟时间，正是因为这种在每个图像显示之间指定了时滞，才看上去是动态的，上边的代码中设定了0.05秒。

实例2

clc;
clear all;
close all;


h = figure;
axis tight manual % this ensures that getframe() returns a consistent size
filename = 'testAnimated.gif';
for n = 1:0.5:5
    % Draw plot for y = x.^n
    x = 0:0.01:1;
    y = x.^n;
    plot(x,y) 
    drawnow 
 
      % Capture the plot as an image 
      frame = getframe(h); 
      im = frame2im(frame); 
      [imind,cm] = rgb2ind(im,256); 
 
      % Write to the GIF File 
      if n == 1 
          imwrite(imind,cm,filename,'gif', 'Loopcount',inf); 
      else 
          imwrite(imind,cm,filename,'gif','WriteMode','append'); 
      end 
  end

实例3

clc;
clear all;
close all;
% 画椭圆 x*x/4 + y*y/3 = 1的切线
a = 12*cos(0:2*acos(1/3):200*pi)+9i*sin(0:2*acos(1/3):200*pi);
figure();
h = plot(a(1));
axis equal
axis([-12,12,-9,9]);
[A,map] = rgb2ind(frame2im(getframe),256);
imwrite(A,map,'1.gif','LoopCount',65535,'DelayTime',0.1);
for ii = 1:length(a)-56
    h.XData(ii) = real(a(ii));
    h.YData(ii) = imag(a(ii));
    [A,map] = rgb2ind(frame2im(getframe),256);
    imwrite(A,map,'1.gif','WriteMode','append','DelayTime',0.1);
    pause('on')
    pause(0.01)
end

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作 者 | 郭志龙
编 辑 | 郭志龙
校 对 | 郭志龙