【MATLAB】帯状の標準偏差をつけた折れ線グラフの作成方法

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MATLABで帯状の標準偏差をつけた折れ線グラフの作成方法についてご紹介します。

実際のコードも掲載しているのですぐに利用可能です。

標準偏差を持つデータ群の比較等にご利用ください。

なお、あくまで素人作成のコードですので利用は自己責任でお願いいたします。

帯状の標準偏差をつけた折れ線グラフ

コードの例

%% 帯状の標準偏差をつけた折れ線グラフ

%データ生成
x(:,1)=0:10;
for c=0:10
    y1(c+1,:)=randi([1 10],1,5)+c;
    y2(c+1,:)=randi([1 10],1,5)+2*c;
end

Y1(:,1)=mean(y1(:,1:5),2);
Y1(:,2)=std(y1(:,1:5),1,2);
Y2(:,1)=mean(y2(:,1:5),2);
Y2(:,2)=std(y2(:,1:5),1,2);

%グラフ作成
figure();
fp = {'FontName', 'Arial', 'fontsize', 14','FontWeight','bold'} ;

%平均値表示
plot(x,Y1(1:11,1),'Color','r','LineWidth',2.0); hold on
plot(x,Y2(1:11,1),'Color','b','LineWidth',2.0); hold on

%標準偏差表示
ar1=area(x,[Y1(1:11,1)-Y1(1:11,2) Y1(1:11,2)+Y1(1:11,2)]); hold on
set(ar1(1),'FaceColor','None','LineStyle',':','EdgeColor','r')
set(ar1(2),'FaceColor','r','FaceAlpha',0.2,'LineStyle',':','EdgeColor','r') 

ar2=area(x,[Y2(1:11,1)-Y2(1:11,2) Y2(1:11,2)+Y2(1:11,2)]); hold on
set(ar2(1),'FaceColor','None','LineStyle',':','EdgeColor','b')
set(ar2(2),'FaceColor','b','FaceAlpha',0.2,'LineStyle',':','EdgeColor','b') 

%軸などの設定
xlim([0 10])
ylim([0 30])
legend({'y1','y2'},'Location','northwest',fp{:},'fontsize', 12)
xlabel('x', fp{:}, 'fontsize', 18) 
ylabel('y', fp{:}, 'fontsize', 18) 
ax = gca;
ax.XAxis(1).Color = [0 0 0];
set(gca,'FontWeight','bold'); 
set(gca,'FontSize',14); 
set(gca,'linewidth',1.5);

title('帯状折れ線グラフ',fp{:},'fontsize', 20)

%画像として保存
cd figure
saveas(gcf,'std','png')
cd ..

ざっくりとコードで行っている作業の手順は次の通りです。

乱数を使用してデータを生成（y1,y2）
平均値と標準偏差を算出
データの平均値をグラフ化
標準偏差の帯をグラフに追加
軸の設定
画像として保存

帯状の標準偏差を持つ折れ線グラフに重要なのが④です。

この部分で何を行なっているかざっくり説明していきます。

%標準偏差表示
ar1=area(x,[Y1(1:11,1)-Y1(1:11,2) Y1(1:11,2)+Y1(1:11,2)]); hold on
set(ar1(1),'FaceColor','None','LineStyle',':','EdgeColor','r')
set(ar1(2),'FaceColor','r','FaceAlpha',0.2,'LineStyle',':','EdgeColor','r')

「area」を使って指定した範囲を塗りつぶします。

ここでは[(平均値-標準偏差)から(平均値+標準偏差)を塗りつぶす]と指示しています。

なお、areaでの表記は[(平均値-標準偏差)から上に(標準偏差×2)の幅の帯を描画]とします。

「set(ar(1)…」では帯の下側の範囲、つまり(平均値-標準偏差)以下の範囲のパラメータを指定します。

そのため、塗りつぶしなし、縁のみパラメータを指定しています。

一方で「set(ar(2)…」では帯の内部のパラメータを指定するため、’FaceColor’を指定します。

ここで、’FaceAlpha’で帯の透過度を指定し、’LineStyle’で帯の縁の線を指定しています