MATLAB绘图技巧-多边形区域填充图
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为了突出某个区域或局部数据的特性，便于数据的可视化和解释，常需要绘制二维区域填充图。MATLAB提供了三种类型的用于二维图形区域填充的绘图函数，具体是area函数、fill函数和patch函数。
area函数是Y数值对 x 坐标围成的面积图，该函数根据Y的形状填充曲线之间的区域。
fill函数是创建二维填充补片，即填充多边形区域绘制为补片，其顶点位于由X和Y指定的(x,y)位置，主要用于平面中多个区域的颜色填充。
patch函数是创建彩色多边形的补片，即将X和Y指定为每个顶点的坐标来创建一个或多个彩色多边形补片，主要用于平面中多边形的颜色填充。patch与fill函数功能和用法类似。
以下给出3个具体绘图示例：
会用到的坐标轴修饰函数代码如下：
%会用到的坐标轴修饰函数代码如下：function defualtAxesax=gca; hold on; box onax.XGrid='on';ax.YGrid='on';ax.XMinorTick='on';ax.YMinorTick='on';ax.LineWidth=1.2;ax.GridLineStyle=':';%ax.FontName='Cambria';ax.FontSize=12;ax.GridAlpha=.5;endDemo 1 完整代码如下：
clc; clear; close all;% Demo 1
% ------------------------
% 加载数据
x = linspace(-8,12,100);
y1 = normpdf(x,4,6); % Normal probability density function
y2 = normpdf(x,0,1).*0.5+normpdf(x,4,2).*0.5;
y3 = normpdf(x,-3,2);
y = [y1;y2;y3];% 预设颜色
c = [184 194 140; 201 226 240; 250 181 157]./255; % Three colors% 绘图
x = linspace(-8,12,100);
y1 = normpdf(x,4,6);% Normal probability density function
y2 = normpdf(x,0,1).*0.5+normpdf(x,4,2).*0.5;
y3 = normpdf(x,-3,2);
y = [y1;y2;y3];for i=1:size(y,1)
area(x,y(i,:),'FaceColor',c(i,:),'EdgeColor','none','FaceAlpha',0.5); hold on
end% 坐标轴
xlabel('x/Samples'),ylabel('y/Value')
legend({'- Area No.1','- Area No.2','- Area No.3'})
set(gca,'XLim',[-8 12]);% 修饰
defualtAxes
% ------------------------
如果填充过程要区分正负值，那么需要做出相应的零交叉点的判断，从而确定颜色的填充模式，这样就比较复杂。
一种简单的做法是，首先将数据拆分成正负两个序列，分别绘制填充图，这样实现起来就变得很简单了，不需要复杂的判断。
Demo 2 完整代码如下：
%完整代码如下：
% Demo 2
%--------------------
load('plotData.mat');y = data';y = y(1,:)-10; % 产生正负值x = linspace(0,10,length(y));y1 = y; y1(y1<0)=0; % Negative valuey2 = y; y2(y2>0)=0; % Positive valuefigurearea(x,y1,'FaceColor','r','EdgeColor','r','FaceAlpha',0.6); hold onarea(x,y2,'FaceColor','b','EdgeColor','b','FaceAlpha',0.6);xlabel('x-axis/Samples'),ylabel('y-axis/Intensity value')set(gca,'FontName','Times New Roman','FontSize',12)legend({'- Positive value area','- Negative value area'})set(gcf,'Color','White'); % Background is white% 修饰
defualtAxes%--------------------
以上area函数主要针对与坐标轴围成的区域的填充，如果需要对图形窗口内任意闭合区域或多边形区域及进行填充，则需要用到fill和patch函数。
因为，这两个函数功能和用法类似，它们的基本用法MATLAB帮助文件均有详细说明。以下以fill函数为例，用一个稍复杂的应用为例进行说明。
首先，我们产生一条含随机噪声的Bessel分布数据。然后，对其进行多项式拟合，绘制拟合误差范围的置信度区间。
那么，只有一条曲线如何构成闭合区域？
我们可以按精度范围扩大y轴的数值范围，对应的x坐标从end端折回起始端，这样就形成了一个闭合曲线，也正包含了数据范围的闭环区域。
Demo 3 完整代码如下：
%完整代码如下：
% Demo 3
%-------------------
x = 0 : 0.2 : 10;y = besselj(0, x);% Bessel 函数y = y+0.8*rand([1,length(x)]);% 多项式拟合
[p,S] = polyfit(x,y,3);
[y_fit, delta] = polyval(p,x,S); % delta 标准误差估计值%绘制原始数据、线性拟合及95%预测区间 y±2Δ
uy = y_fit+2*delta;
dy = y_fit-2*delta;figure
% 绘制原始数据
plot(x,y,'rx','LineWidth',1.5)
hold on%绘制拟合曲线
plot(x,y_fit,'Color',[0 1 1],'LineWidth',1.5)
hold on%绘制置信区间
xconf = [x x(end:-1:1)] ;% x坐标回转形成闭合区域yconf = [uy dy(end:-1:1)]; % 扩大数据区间c2 = [182,100,199]./255;plot([x',x'],[uy',dy'],'Color',c2,'LineWidth',1.2,'LineStyle','--')fill(xconf, yconf,'k','FaceColor',c2,'EdgeColor','none','FaceAlpha',0.1);xlabel('x-axis/Samples'),ylabel('y-axis/Intensity value')set(gca,'FontName','Times New Roman','FontSize',12)legend({'- Data','- Linear fit','- 95% Prediction Interval'})set(gcf,'Color','White'); % Background is white% 修饰
defualtAxes%--------------------
Demo3的实现代码中，用patch替换fill函数，也会得到基本一致的图形显示结果。
参考来源：
[1] MATLAB绘图技巧-颜色渐变折线图
[2] MATLAB绘图技巧-折线图绘制
[2] MATLAB绘图技巧-颜色渐变柱状图绘制
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%绘制正态概率密度函数对应的填充图
figure
x1 = [ -8 : 0.2 : 8 ];
y1 = 2 * exp( -( x1 ).^2 / 2 );
fill( x1, y1, 'b' )
hold on
%绘制非对称区间上正态概率密度函数对应的填充图
x2 = [ 1: 0.1 : 10 ];
y2 = -2 * exp( -( x2 - 2 ).^2 / 2 );
fill( x2, y2, 'r' )
title( ' fill demo ' )
figure
x3 = [ 1 : 0.5 : 5 ];
y3 = x3.^2;
c = [ randn(length(x3), 1) ];%颜色矩阵，可以根据自己的需要指定
fill( x3, y3, c )
hold on
y4 = -x3.^2;
fill( x3, y4, 'c' )%此处的c是青色
title( 'color matris fill demo' )
