今天的推文，我们主要来介绍matlab中几种绘制动态图像的方法。首先，以之前介绍过的心形图为例，来说明在matlab中如何将绘图过程保存为gif动态图像。

1. Matlab绘制GIF图像

Step1：生成三维心形线坐标，三维空间下的心形线方程为：为了求解满足该方程所有点坐标，首先定义了在xyz坐标轴上[-3,3]范围内分别取101个点，用meshgrid得到101*101*101的三维网格点数据，计算每个网格点上函数的取值val，所有val为0的点即为心形线坐标点。Step2：在YOZ平行平面上绘制心形线，令X取定值，提取该平面上所有val取值为0的网格点(Y,Z)坐标，绘制心形线。在这里，提取val为0的点，通过提取等值线来实现，(Y,Z)=contourc(val(:,X,:),[0,0])，具体这部分matlab代码为：

for X = 35:67    %提取不同X取值下，与YOZ平行的平面上，f(y,z)取值    plane = reshape(val(:,X,:),101,101);    %提取val为0的等值线，即满足f(y,z)=0的坐标点    c_data = contourc(plane,[0,0]);    x_data = X*ones(1,c_data(2,1));    %绘制在YOZ平行平面上的心形线    plot3(x_data,c_data(2,2:end),c_data(1,2:end),'r');    axis([30,80,30,80,30,80])axis offEnd

Step3：将图像保存为gif文件，在matlab可以使用imwrite将图像保存为gif，但需要将图像数据保存为索引图像。其中，保存第一张图像时，需要创建gif文件，之后的图像全部采用append的方式进行添加即可。保存gif文件的基本框架为：

pic_index = 1;%记录图像编号for i = 1:end    plot(data(i));    %抓取当前的figure，保存为rgb图像后，再转化为索引图像    [A,map] = rgb2ind(frame2im(getframe),256);    if pic_index == 1      imwrite(A,map,'test.gif','gif','Loopcount',inf,'DelayTime',0.2);    else      imwrite(A,map,'test.gif','gif','WriteMode','append','DelayTime',0.2);    end    pic_index = pic_index + 1;end

其中，getframe是为了抓取当前绘制的图像，frame2im函数将当前图形保存为rgb图像，rgb2ind函数将rgb图像保存为索引图像。所谓索引图像是指一个数据矩阵A，一个颜色映像矩阵Map。其中Map是一个包含三列、若干行的数据阵列，其中每个元素的值均为[0, 1]之间的双精度浮点型数据。Map矩阵的每一行分别表示红色、绿色和蓝色的颜色值。在MATLAB中，索引图像是从像素值到颜色映射表值的“直接映射”。像素颜色由数据矩阵X作为索引指向矩阵Map进行索引，例如，值1指向矩阵Map中的第一行，值2指向第二行，以此类推。索引图像的使用解决了图像数据矩阵消耗内存过大的问题，rgb图像需要一个三维数据矩阵才可以表示，索引图像只需要一维数据矩阵和一个map就可以表示了。Setp4：同理，绘制XOY平行平面和XOZ平面的心形线，并继续保存到gif文件中即可。完整代码在公众号后台回复“动态心形线”即可获取。

2. Matlab创建动画线条

我们在绘制动态图像的目的一般是为了展示图像的绘制过程，或者是为了在串行获取数据时，实时展示图像。为了实现实时绘图的动画，我们需要借助于matlab中的animatedline函数(注意：这是matlab在2014a版本之后才才更新的一个函数，2014a包括2014a之前版本的matlab都不能实现这个功能)。

• an = animatedline 创建一根没有任何数据的动画线条并将其添加到当前坐标区中；

• an = animatedline(x,y) 创建一根包含由 x 和 y 定义的初始数据点的动画线条；

• an = animatedline(x,y,z) 创建一根包含由 x、y 和 z 定义的初始数据点的三维动画线条；

• an = animatedline(___,Name,Value) 使用一个或多个名称-值对组参数指定动画线条属性。例如，'Color','r' 将线条颜色设置为红色。

当然，animatedline创建了一个动画线条，为了让这个线条动起来，我们需要给它继续添加坐标点，这里就需要用到addpoints函数。

• addpoints(an,x,y) 向动画线条an中，添加二维点；

• addpoints(an,x,y,z) 向动画线条an中，添加三维点。

由此，我们写一下，实现动态线条的基本框架：

h = animatedline('Color','r','LineWidth',3);for k = 1:length(x)    addpoints(h,x(k),y(k));  end

基于这两个函数，就可以完成上图的动态绘图效果了，结合第一节中介绍的gif文件保存方式，我们还可以将绘图过程输出为gif文件。

t = 0:0.1:2*pi;x = 16*(sin(t)).^3;y = 13*cos(t)-5*cos(2*t)-2*cos(3*t)-cos(4*t);axis off;set(gcf,'color',[1 1 1]);[A,map] = rgb2ind(frame2im(getframe),256);imwrite(A,map,'xin2.gif','LoopCount',65535,'DelayTime',0.1);h = animatedline('Color','r','LineWidth',3);for k = 1:length(x)    addpoints(h,x(k),y(k));    axis([-20,20,-20,20])    [A,map] = rgb2ind(frame2im(getframe),256);    imwrite(A,map,'xin2.gif','WriteMode','append','DelayTime',0.1);end

3. Matlab动画循环播放

Movie函数可以实现电影动画，一次运行结果可以保存起来进行多次播放，同时可以生成avi视频文件，独立于matlab进行使用。在进行movie函数创建动画之前，需要用moviein函数保存绘制的图形数据，创建一个足够大的矩阵，使之能够容纳基于当前绘制的图形(此处称为帧)。当创建了一系列的动画帧后，可以利用movie函数按照指定的速度和次数运行该电影动画。movie函数的调用格式为：

• movie(M) 将矩阵M中的动画帧播放一次；

• movie(M,n) 将矩阵M中的动画帧播放n次；

• movie(M,n,fps) 将矩阵M中的动画帧以每秒fps帧的速度播放n次。

接下来，我们以三维曲面的动态变化为例，展示一下movie函数效果。

x = -6:0.1:6;y = -6:0.1:6;[X,Y] = meshgrid(x,y);r = sqrt(X.^2 + Y.^2);Z = sin(r)./(r + eps);p = surf(X,Y,Z);set(p,'LineStyle','None');axis([-6,6,-6,6,-1,1])%axis off%theAxes = axis;M = moviein(20);filename = '动画.gif';for j = 0.1:0.1:10    p = surf(X,Y,sin(j*pi)*Z);    axis([-6,6,-6,6,-1,1])    axis off;    set(p,'LineStyle','None');    M(:,end+1) = getframe;    %输出为gif    [A,map] = rgb2ind(frame2im(getframe),256);    if j == 0.1        imwrite(A,map,filename,'gif', 'Loopcount',inf,'DelayTime',0.1);    else        imwrite(A,map,filename,'gif','WriteMode','append','DelayTime',0.1);    endend%循环2两次显示动画movie(M,2)

本文介绍了几种关于matlab绘制动画的基本函数，在这些基本的函数基础上，可以结合图像处理技术还可以做出更多丰富的动画特效，这些内容可以在之后的推文中慢慢了解。