MATLAB | 分段赋色折线图及其图例绘制

Posted 2023-01-11 slandarer

绘制效果

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原理解释

我前段时间总结MATLAB中的离谱技巧里提到过这么一个玩意：

x=1:.1:10;y=sin(x); 
hLine=plot(x,y,'-','LineWidth',5);

colorNum=length(hLine.XData);

% 这里用的pink配色，可以换成其他colormap
% 最后面透明度用的200可调整
colorData=uint8([(pink(colorNum).*255)';200.*ones(1,colorNum)]);
pause(1e-16)% Edge建立需要一定时间因此pause一下很重要
set(hLine.Edge,'ColorBinding','interpolated','ColorData',colorData)

原理就是，看着似乎是画图象时plot函数会只创建一个图形对象，但其实它这一个图形对象是很多隐藏的基础图形对象的组合体，这些更基础的对象可以设置更加复杂的属性，就比如上面设置了LineStrip对象的ColorData属性令其渐变。

不一定非要渐变哈，这里ColorData要求是$4\times n$大小的矩阵，每一列代表一个点的R,G,B及透明度值，只要矩阵大小和取点数对的上，颜色咋设置都可以，注意比较底层的图形对象的颜色不是要求0-1，而是要求0-255的uint8格式。

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分段赋色折线图

这样我们就检测每一个Y值的范围为矩阵不同的点赋予不同颜色就好：
这里分段Y值要求把正负无穷加进去嗷，分段Y值和颜色比如说可以这样设置：

DivY=[-inf,-5.5,-4.5,inf];
ColorList=[20,72,83;114,146,184;57,120,164];

这样绘制分段赋色折线图的代码可以写做：

x=0:.05:3*pi;
noise=(rand([1,length(x)])-0.5);
y=sin(x-2)-5+noise.*.3;

% 绘制原始图像
hold on;
hLine=plot(x,y,'-','LineWidth',1.8);  
 
% 设置分段点、颜色
DivY=[-inf,-5.5,-4.5,inf];
ColorList=[20,72,83;114,146,184;57,120,164];

% 构造颜色列表、修改颜色、绘制辅助线
YData=hLine.YData;
CData=repmat([0,0,0,255],[length(YData),1]);
for i=1:size(ColorList,1)
    yline(DivY(i),'LineWidth',1,'LineStyle','--','Color',[0,0,0])
    tBool=(YData>=DivY(i))&(YData<=DivY(i+1));
    CData(tBool,1:3)=repmat(ColorList(i,:),[sum(tBool),1]);
end
pause(1e-16)
set(hLine.Edge,'ColorBinding','interpolated','ColorData',uint8(CData)')

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添加图例

添加图例的代码要写在颜色修改之前，因为MATLAB每次绘图都要调整绘图区域的位置啊，颜色序号啥的属性，会把比较底层对象的属性给刷掉，因此先绘制图例再进行上一个环节的修改颜色。

添加图例的代码(画几条折线在坐标区域外等方式隐藏起来，然后为这几条折线绘制图例)：

lgdStr='y<-5.5','-5.5<y<-4.5','y>-4.5';

% 绘制图例
hLineSetsize(ColorList,1)='';
for i=1:size(ColorList,1)
    hLineSeti=plot(mean(get(gca,'XLim')),mean(get(gca,'YLim')),...
        'LineWidth',1.8,'Color',ColorList(i,:)./255);
end
legend([hLineSetend:-1:1],lgdStrend:-1:1,'AutoUpdate','off')

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完整代码

再进行一下坐标区域的基础修饰，同时代码里贴心准备了四种配色，可以自己选用：

x=0:.05:3*pi;
noise=(rand([1,length(x)])-0.5);
y=sin(x-2)-5+noise.*.3;

% 绘制原始图像
hold on;
hLine=plot(x,y,'-','LineWidth',1.8);  

% 设置分段点、颜色、图例文本
DivY=[-inf,-5.5,-4.5,inf];
C1=[20,72,83;114,146,184;57,120,164];
C2=[239,192,171;149,196,201;59,107,111];
C3=[60,94,122;228,204,126;107,108,112];
C4=[92,143,167;221,199,180;208,83,68];
ColorList=C3;
lgdStr='y<-5.5','-5.5<y<-4.5','y>-4.5';

% 绘制图例
hLineSetsize(ColorList,1)='';
for i=1:size(ColorList,1)
    hLineSeti=plot(mean(get(gca,'XLim')),mean(get(gca,'YLim')),...
        'LineWidth',1.8,'Color',ColorList(i,:)./255);
end
legend([hLineSetend:-1:1],lgdStrend:-1:1,'AutoUpdate','off')

% 构造颜色列表、修改颜色、绘制辅助线
YData=hLine.YData;
CData=repmat([0,0,0,255],[length(YData),1]);
for i=1:size(ColorList,1)
    yline(DivY(i),'LineWidth',1,'LineStyle','--','Color',[0,0,0])
    tBool=(YData>=DivY(i))&(YData<=DivY(i+1));
    CData(tBool,1:3)=repmat(ColorList(i,:),[sum(tBool),1]);
end
pause(1e-16)
set(hLine.Edge,'ColorBinding','interpolated','ColorData',uint8(CData)')

% 修饰一下
set(gca,'LineWidth',1.5,'XMinorTick','on','YMinorTick','on')

C1

C2

C3

C4