使用matlab繪制三維圖形的方法

使用matlab繪制三維圖形的方法三維曲線plot3函數(shù)與plot函數(shù)用法格外相像，其調(diào)用格式為：plot3(x1,y1,z1,1,x2,y2,z2,選2,…,xn,yn,zn)，其中每一組x,y,z組成一組曲線的坐標參數(shù)，選項的定義和plot函x,y,zx,y,z對應元素構成一條三維曲線。當x,y,z是同維矩陣時，則以x,y,z對應列元素繪制三維曲線，曲線條數(shù)等于矩陣列數(shù)。例繪制三維曲線。程序如下：t=0:pi/100:20*pi;x=sin(t);y=cos(t);z=t.*sin(t).*cos(t);plot3(x,y,z);gridtitle(”Linein3-DSpace”);xlabel(”X”);ylabel(”Y”);zlabel(”Z”);如以以下圖：Linein3-DSpace4020Z 0-20-401

0.5

0-0.5

0-0.5

10.5Y -1 -1 X三維曲面1．產(chǎn)生三維數(shù)據(jù)x=a:d1:b;y=c:d2:d;[X,Y]=meshgrid(x,y);語句執(zhí)行后，矩陣Xx，行數(shù)等于向量yY的每一列都是向量y，列數(shù)等于向量x的元素的個數(shù)。2．繪制三維曲面的函數(shù)surf函數(shù)和mesh函數(shù)的調(diào)用格式為：surf(x,y,z,c)：畫完整曲面，將數(shù)據(jù)點所表示曲面畫出。x,yzc例 。程序如下：[x,y]=meshgrid(0:0.25:4*pi);[0,4pi]×[0,4pi]區(qū)域生成網(wǎng)格坐標z=sin(x+sin(y))-x/10;mesh(x,y,z);10105510105510.50-0.5-1-1.5-2-2.50 0meshcmeshcxyzmeshzxy例 繪制4種三維曲面圖。程序如下：[x,y]=meshgrid(-8:0.5:8);z=sin(sqrt(x.^2+y.^2))./sqrt(x.^2+y.^2+eps);subplot(2,2,1);mesh(x,y,z);title(”mesh(x,y,z)”)subplot(2,2,2);meshc(x,y,z);title(”meshc(x,y,z)”)subplot(2,2,3);meshz(x,y,z)title(”meshz(x,y,z)”)subplot(2,2,4);surf(x,y,z);title(”surf(x,y,z)”)如以以下圖：mesh(x,y,z) meshc(x,y,z)1 10 0-1100 -10 -10meshz(x,y,z)

-11010

100-10 -10surf(x,y,z)1 10 0-1 -110 1010 100 0-10 -10

0 0-10 -103．標準三維曲面sphere[x,y,z]=sphere(n)：generatesthree(N+1)-by-(N+1) matricessothatSURF(X,Y,Z)producesaunitsphere.cylinder[x,y,z]=cylinder(R,n)，r，n稱為多峰函數(shù)，常用于三維曲面的演示。例 繪制標準三維曲面圖形。程序如下：t=0:pi/20:2*pi;[x,y,z]=cylinder(2+sin(t),30);subplot(2,2,1);surf(x,y,z);subplot(2,2,2);[x,y,z]=sphere;surf(x,y,z);subplot(2,1,2);[x,y,z]=peaks(30);surf(x,y,z);如以以下圖：1 10.5 00 -15 15 10 0-5 -5

0 0-1 -1100-104

20-2-4

4-2 0 2其他三維圖形bar3、stem3、pie3fill3。bar3bar3(y)bar3(x,y)stem3函數(shù)繪制離散序列數(shù)據(jù)的三維桿圖，常用格式為：stem3(z)stem3(x,y,z)pie3(x)格式為：fill3(x,y,z,c)例 繪制三維圖形：繪制魔方陣的三維條形圖。以三維桿圖形式繪制曲線y=2sin(x)。(3)x=[2347,1827,2043,3025]，繪制餅圖。(4)程序如下：subplot(2,2,1);bar3(magic(4))subplot(2,2,2);y=2*sin(0:pi/10:2*pi);stem3(y);subplot(2,2,3);pie3([2347,1827,2043,3025]);subplot(2,2,4);fill3(rand(3,5),rand(3,5),rand(3,5),”y”)20 210 002123 3 4 1 2

-22401 200 025%

33%

122%20%22%20%01

0.50

10.5例 數(shù)的瀑布圖和等高線圖。程序如下：subplot(1,2,1);[X,Y,Z]=peaks(30);waterfall(X,Y,Z)xlabel(”X-axis”),ylabel(”Y-axis”),zlabel(”Z-axis”);subplot(1,2,2);00contour3(X,Y,Z,12,”k”); xlabel(”X-axis”),ylabel(”Y-axis”),zlabel(”Z-axis”);0010 105 50a-Z

0aZ-5 -5-105

-105 2200Y-axis

-5 -5

Y-axis -2

X-axis視點處理其調(diào)用格式為：view(az,el)-37.5°,30°。例 從不同視點繪制多峰函數(shù)曲面。程序如下：subplot(2,2,1);mesh(peaks);view(-37.5,30); title(”azimuth=-37.5,elevation=30”)subplot(2,2,2);mesh(peaks);view(0,90); title(”azimuth=0,elevation=90”)subplot(2,2,3);mesh(peaks);view(90,0); 3title(”azimuth=90,elevation=0”)subplot(2,2,4);mesh(peaks);view(-7,-10); title(”azimuth=-7,elevation=-10”)100-1050

azimuth=-37.5,elevation=3050

azimuth=0,elevation=90504030201000 0 0 20 40 601050-5-10

azimuth=90,elevation=00 20 40

1050-5-100

azimuth=-7,elevation=-10020 40 60 50顏色處理顏色的向量表示33RGB色圖色圖(Colormap)是MATLAB系統(tǒng)引入的概念。在MATLAB中，每個圖形窗口只能有一個色圖。色圖是m×3的數(shù)值矩陣，它的每一行是RGB以人為地生成，也可以調(diào)用MATLAB供給的函數(shù)來定義色圖矩陣。3．三維外表圖形的著色三維外表圖實際上就是在網(wǎng)格圖的每一個網(wǎng)格片上涂上顏色。surfshadingshadingfaceted命令將每個網(wǎng)格片用其高度對應的顏色進展著色，但網(wǎng)格線仍保存著，其shadingflat命令將每個網(wǎng)格片用同一個顏色進展著色，且網(wǎng)格線也用相應的顏色，從而使得圖形外表顯得更加光滑。顏色是黑色。這是系統(tǒng)的缺省著色方式例 程序如下：[x,y,z]=sphere(20);colormap(copper);subplot(1,3,1);surf(x,y,z);axisequalsubplot(1,3,2);surf(x,y,z);shadingflat;axisequalsubplot(1,3,3);surf(x,y,z);shadinginterp;axisequal111000-1-1-110 -1 -1

1 10 -1 -1

101 100-1 -1光照處理MATLAB2,”Position”,3)光照處理后的球面。程序如下：[x,y,z]=sphere(20);subplot(1,2,1);surf(x,y,z);axisequal;light(”Posi”,[0,1,1]);shadinginterp;holdon;plot3(0,1,1,”p”);text(0,1,1,”light”);subplot(1,2,2);surf(x,y,z);axisequal;light(”Posi”,[1,0,1]);shadinginterp;holdon;plot3(1,0,1,’p’);text(1,0,1,’light’);plot3(1,0,1,”p”);text(1,0,1,”light”);10.50-0.5-11

light

10.50-0.5-11

light1 10 0-1 -1

0 0-1 -1圖形的裁剪處理例4-22 繪制三維曲面圖，并進展插值著色處理，裁掉圖中x和y都小于0局部。程序如下：[x,y]=meshgrid(-5:0.1:5);z=cos(x).*cos(y).*exp(-sqrt(x.^2+y.^2)/4);surf(x,y,z);shadinginterp;pause %程序暫停i=find(x<=0&y<=0);z1=z;z1(i)=NaN;surf(x,y,z1);shadinginterp;00000.50-0.555-5 -5為了呈現(xiàn)裁剪效果，第一個曲面繪制完成后暫停，然后顯示裁剪后的曲面。圖像處理與動畫制作圖像處理imreadimwriteimread和imwrite函數(shù)分別用于將圖像文件讀入MATLAB如.bmp、.jpg、.jpeg、.tifimageimagesccolormap函數(shù)設置圖像色圖。例5-23 形窗口顯示該圖像。程序如下：[x,cmap]=imread(”flower.jpg”); image(x);colormap(cmap);axisimageoff 動畫制作movieinmoviennn據(jù)，以備播放。之所以要事先建立一個大矩陣，是為了提高程序運行速度。3．movie