Matlab 出版繪圖

論文繪圖是完成學術論文的一個重要環節，美觀的插圖能夠更好地闡述結論和有效地提升文章質量。學術論文中常見的插圖包括：框架圖，演算法說明圖，數據分析圖，以及實物圖。常見的繪圖工具中包括Matlab，python，origin等。Matlab雖然具有強大的計算功能，但繪圖往往過於呆板。可是，筆者發現，很多人都仍希望在Matlab上繪圖（其他軟體具有學習成本或項目需求等原因）。那麼，SCI投稿Latex撰寫過程，如何用matlab來繪製美觀數據分析圖？

為了使耦合性更少，用matlab來繪數據分析圖的步驟包括四步，首先是數據預處理（包括程序處理完後存儲，導入和預處理），第二步是創建數據分析的基礎圖（這一步關鍵是邏輯的處理與圖的表現形式的選擇），第三步是美化（這一步是讓matlab繪出的圖能夠盡量美觀，但沒必要花過多的時間，並且需要一定的審美能力），第四步是後處理。

# 數據預處理

該步驟需要確定好，需要分析的數據是什麼。並且通過實驗將這些數據記錄。這一步是繪製圖形的基礎。

需要用到的命令：load

# 創建數據分析的基礎圖

要說明的是，當然也可以直接在基礎圖修改屬性，但是這樣會使得程序修改起來非常的不方便，有時候想改一個東西還要找半天。而採用基礎圖與美化的兩步驟，則較好地將這種情況避免了。下面基礎圖從單圖與多圖兩個方面介紹，多圖是單圖的一種特殊情況。

## 單圖

1. 繪製和設置圖布，需要用到的命令是figure。

關於圖在屏幕上顯示的**位置**和**大小**用屬性Position調整，Position屬性是以屏幕左下角為原點，[left bottom width height]，單位是通過Units屬性選擇（inch或pixel，其中1inch大約為2.5厘米，所以能夠很快的估計出想要出現的位置）。

Figure1=figure(Units, inch/pixels, Position, [5 5 5 3]/[left bottom width height]);%position是設置figure在屏幕中的位置，對圖像的輸出不影響！hold on;

關於調整圖像的性質，可以使用自命名句柄，或者gcf(get current figure)。

2. 圖布中的點與線的繪製，需要用到的命令包括plot,line,errorbar

關於plot的一些基本屬性可以參考：http://blog.sina.com.cn/s/blog_61c0518f0100f0lg.html。在此要提到的是，所有的plot句柄都需要命名，以方便後面美化的處理。另外，建議axis放在首個plot後面。坐標軸的選擇滿足黃金分割點，不可過滿或過疏。

hFit = plot(xfit, yfit ); hold on;axis([xmin xmax ymin ymax]);hE = errorbar(xdata_m, ydata_m, ydata_s);hData = line(xVdata, yVdata );

3. 圖布中的其他圖形的繪製

1）標註

標註包括矩形和箭頭，矩形的命令為rectangle，箭頭的命令為annotation/arrow(file exchange: https://au.mathworks.com/matlabcentral/fileexchange/278-arrow)

rectangle(Position,[left bottom width height],LineWidth,2,EdgeColor,r);

2）柱狀圖，需要命令為bar

3）餅狀圖，三維圖

4. 圖布中的圖示說明 (xlabel,ylabel ,legend,text,title...)

1）legend可以將之前命名的plot的句柄顯示在圖上作為圖標。

2）xlabel和ylabel確定位置和命名。

hlegend=legend([pltname1, pltname2, pltname3…],』DisN1』 , 』DisN2』 , 』DisN3』 …);hXLabel=xlabel(x(m),Position,[110,-2.2],FontSize,10);hYLabel=ylabel(y(m))

需要注意的是，圖示說明也需要命名句柄。

3）title

hTitle=title (My Publication-Quality Graphics);

## 多圖

Matlab自帶的subplot有很多不能自動設置的地方，因此找到了幾個學習成本較低的替代方案：

1. subaxis

https://au.mathworks.com/matlabcentral/fileexchange/3696-subaxis-subplot

2. tight-subplot

https://au.mathworks.com/matlabcentral/fileexchange/27991-tight-subplot-nh--nw--gap--marg-h--marg-w-

但是根據個人經驗，在多圖上花的時間過長，最後到latex中排版時，仍然費力不討好。所以最好還是採用單圖的方式，然後利用ps或ppt或word或visio工具來拼湊成多圖。當然，如果確有簡便直接的方法保證在latex中顯示美觀，歡迎告之以補充改正。

# 美化

## 基礎美化

基礎美化包括matlab基礎圖形句柄屬性的熟悉。常見的命令包括：

線（默認）：『Color』是顏色，』LineStyle』是線型，『LineWidth』是線寬；

標記（』Marker』）： MarkerFaceColor是邊顏色，MarkerEdgeColor是內部顏色，MarkerSize是大小；

字體：』FontSize』是大小，』FontWeight』是粗細，』Interpreter』=』Latex』。

## 論文高級美化

對於IEEE的論文，筆者進行了一些嘗試與調研，得到以下一些經驗。

* 粗線粗標（thicker lines and larger markers）；（根據實際點的個數衡量）

* 設置參考

| Item |Default| Paper |Presentation |

|---|---|---|---|

|Width| 5.6 |varies/3.5(IEEE)? |varies|

|Height |4.2 |varies/3.5(IEEE)? |varies|

|AxesLineWidth| 0.5| 0.75 |1|

|FontSize| 10| 10| 14|

|LineWidth| 0.5| 1(ERRORBAR)/1.5(OTHERLINE)| 2|

|MarkerSize|5/6| 8 |12|

* 顏色配色

其實很多時候，說matlab不好看，是因為不會配圖。因此，可以找專門的RGB配色網站，保留常見的配色方案，供論文中配圖使用。比如，我找到的一個配色網站：

http://colorbrewer2.org/#type=sequential&scheme=YlGnBu&n=3

該網站的核心是，繪圖盡量要用漸變色，少用對比色。而漸變色的選擇可以從2種到12種，基本能夠滿足論文的需求。

另外，還有：

http://blog.csdn.net/peter_zhang_jie/article/details/44179699

該網站將ggplot和Tableau的配色方案相應對比。該文中提到一個好用的小工具，即顏色拾取器，能夠方便地獲取論文中的配色。http://www.colorschemer.com/

# 後處理

##　輸出

1. 輸出eps格式

set(gcf, PaperPositionMode, auto);print -depsc2 finalPlot1.eps

2. 輸出word-png格式

print(improvedExample,-dpng,-r600);%-dxxx,-rnnn %%IEEE要求是600DPI

xxx表示輸出格式，nnn表示圖片的解析度，單位是像素/英寸（dots per inch，DPI）。

dxxx包括：-depsc、-dpdf(print(FillPageFigure,-dpdf,-fillpage/-bestfit))、-djpeg

# 需要注意的問題

1. 用相對值annotation生成的符號，列印的時候位置錯亂；

2. 用絕對值生成的text，列印的時候位置也會錯亂；

3. 一般默認的情況下，legend會按照畫圖的順序逐一標出點、線等要素的標識，如果其中有些點線不想標出標識，該怎麼辦？

R: set(get(get(h,Annotation),LegendInformation),IconDisplayStyle,off); % h是某一要素的句柄

4. 如何去掉坐標軸的刻度值?

R: set(gca,xtick,[]);

# 參考文獻

1. 如何在論文中畫出漂亮的插圖？https://www.zhihu.com/question/21664179/answers/created?page=3

Python繪圖入門：http://codingpy.com/article/a-quick-intro-to-matplotlib/

http://matplotlib.org/

2. Matlab繪圖基礎

http://blog.sciencenet.cn/blog-3854-760545.html

http://blog.sciencenet.cn/blog-3854-803431.html

3. 新手必看，體系全面的畫圖入門教程：

https://dgleich.wordpress.com/2013/06/04/creating-high-quality-graphics-in-matlab-for-papers-and-presentations/

4. making pretty graphs in Matlab step by step

https://blogs.mathworks.com/loren/2007/12/11/making-pretty-graphs/

5. 畫圖進階教程：

http://www.matlabtips.com/beautiful-plots-in-matlab/

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