1、matlab 绘制三维图形(2010-06-10 22:43:39) 谢谢！很好用！ 原文地址： matlab 绘制三维图形作者：hotinko1三维曲线plot3 函数与 plot 函数用法十分相似，其调用格式为：plot3(x1,y1,z1,选项 1,x2,y2,z2,选项 2,xn,yn,zn,选项 n)其中每一组 x,y,z 组成一组曲线的坐标参数，选项的定义和 plot 函数相同。当x,y,z 是同维向量时，则 x,y,z 对应元素构成一条三维曲线。当 x,y,z 是同维矩阵时，则以 x,y,z 对应列元素绘制三维曲线，曲线条数等于矩阵列数。例 绘制三维曲线。程序如下：t=0:pi/
2、100:20*pi;x=sin(t);y=cos(t);z=t.*sin(t).*cos(t);plot3(x,y,z);title(Line in 3-D Space);xlabel(X);ylabel(Y);zlabel(Z);三维曲面1产生三维数据在 MATLAB 中，利用 meshgrid 函数产生平面区域内的网格坐标矩阵。其格式为：x=a:d1:b; y=c:d2:d;X,Y=meshgrid(x,y);语句执行后，矩阵 X 的每一行都是向量 x，行数等于向量 y 的元素的个数，矩阵 Y 的每一列都是向量 y，列数等于向量 x 的元素的个数。2绘制三维曲面的函数surf 函数和 me
3、sh 函数的调用格式为：mesh(x,y,z,c)：画网格曲面，将数据点在空间中描出,并连成网格。 surf(x,y,z,c)：画完整曲面，将数据点所表示曲面画出。一般情况下，x,y,z 是维数相同的矩阵。x,y 是网格坐标矩阵，z 是网格点上的高度矩阵，c 用于指定在不同高度下的颜色范围。例 绘制三维曲面图 z=sin(x+sin(y)-x/10。程序如下：x,y=meshgrid(0:0.25:4*pi); %在0,4pi0,4pi区域生成网格坐标z=sin(x+sin(y)-x/10;mesh(x,y,z);axis(0 4*pi 0 4*pi -2.5 1);此外，还有带等高线的三维网
4、格曲面函数 meshc 和带底座的三维网格曲面函数meshz。其用法与 mesh 类似，不同的是 meshc 还在 xy 平面上绘制曲面在 z 轴方向的等高线，meshz 还在 xy 平面上绘制曲面的底座。例 在 xy 平面内选择区域-8,8-8,8，绘制 4 种三维曲面图。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)subpl
5、ot(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)3标准三维曲面sphere 函数的调用格式为：x,y,z=sphere(n)：generates three (N+1)-by-(N+1) matrices so that SURF(X,Y,Z) produces a unit sphere.cylinder 函数的调用格式为：x,y,z= cylinder(R,n)，其中 r 为圆周半径，n 为组成圆周的点数。MATLAB 还有一个 peaks 函数，称为多峰函数，常用于三维
6、曲面的演示。例 绘制标准三维曲面图形。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);其他三维图形在介绍二维图形时，曾提到条形图、杆图、饼图和填充图等特殊图形，它们还可以以三维形式出现，使用的函数分别是 bar3、stem3、pie3 和 fill3。bar3 函数绘制三维条形图，常用格式为：bar3(y)bar3(x,y)st
7、em3 函数绘制离散序列数据的三维杆图，常用格式为：stem3(z)stem3(x,y,z)pie3 函数绘制三维饼图，常用格式为：pie3(x)fill3 函数等效于三维函数 fill，可在三维空间内绘制出填充过的多边形，常用格式为：fill3(x,y,z,c)例 绘制三维图形：(1) 绘制魔方阵的三维条形图。(2) 以三维杆图形式绘制曲线 y=2sin(x)。(3) 已知 x=2347,1827,2043,3025，绘制饼图。(4) 用随机的顶点坐标值画出五个黄色三角形。程序如下：subplot(2,2,1);bar3(magic(4)subplot(2,2,2);y=2*sin(0:pi
8、/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 )例 绘制多峰函数的瀑布图和等高线图。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);contour3(X,Y,Z,12,k); %其中 12 代表高度的等级数xlabel(X-axis),yla
9、bel(Y-axis),zlabel(Z-axis);图形修饰处理视点处理MATLAB 提供了设置视点的函数 view，其调用格式为：view(az,el)其中 az 为方位角，el 为仰角，它们均以度为单位。系统缺省的视点定义为方位角-37.5,仰角 30。例 从不同视点绘制多峰函数曲面。程序如下：subplot(2,2,1);mesh(peaks);view(-37.5,30); %指定子图 1 的视点title(azimuth=-37.5,elevation=30)subplot(2,2,2);mesh(peaks);view(0,90); %指定子图 2 的视点title(azimut
10、h=0,elevation=90)subplot(2,2,3);mesh(peaks);view(90,0); %指定子图 3 的视点title(azimuth=90,elevation=0)subplot(2,2,4);mesh(peaks);view(-7,-10); %指定子图 4 的视点title(azimuth=-7,elevation=-10)色彩处理1颜色的向量表示MATLAB 除用字符表示颜色外，还可以用含有 3 个元素的向量表示颜色。向量元素在0,1范围取值，3 个元素分别表示红、绿、蓝 3 种颜色的相对亮度，称为RGB 三元组。2色图色图(Color map)是 MATLA
11、B 系统引入的概念。在 MATLAB 中，每个图形窗口只能有一个色图。色图是 m3 的数值矩阵，它的每一行是 RGB 三元组。色图矩阵可以人为地生成，也可以调用 MATLAB 提供的函数来定义色图矩阵。3三维表面图形的着色三维表面图实际上就是在网格图的每一个网格片上涂上颜色。surf 函数用缺省的着色方式对网格片着色。除此之外，还可以用 shading 命令来改变着色方式。shading faceted 命令将每个网格片用其高度对应的颜色进行着色，但网格线仍保留着，其 shading flat 命令将每个网格片用同一个颜色进行着色，且网格线也用相应的颜色，从而使得图形表面显得更加光滑。shad
12、ing interp 命令在网格片内采用颜色插值处理，得出的表面图显得最光滑。颜色是黑色。这是系统的缺省着色方式例 3 种图形着色方式的效果展示。程序如下：x,y,z=sphere(20);colormap(copper);subplot(1,3,1);surf(x,y,z);axis equalsubplot(1,3,2);surf(x,y,z);shading flat;axis equalsubplot(1,3,3);surf(x,y,z);shading interp;axis equal光照处理MATLAB 提供了灯光设置的函数，其调用格式为：light(Color,选项 1,Sty
13、le,选项 2,Position,选项 3)光照处理后的球面。程序如下：x,y,z=sphere(20);subplot(1,2,1);surf(x,y,z);axis equal;light(Posi,0,1,1);shading interp;hold on;plot3(0,1,1,p);text(0,1,1, light);subplot(1,2,2);surf(x,y,z);axis equal;light(Posi,1,0,1);shading interp;hold on;plot3(1,0,1,p);text(1,0,1, light);图形的裁剪处理例 4-22 绘制三维曲面图
14、，并进行插值着色处理，裁掉图中 x 和 y 都小于 0 部分。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);shading interp;pause %程序暂停i=find(x=0z1=z;z1(i)=NaN;surf(x,y,z1);shading interp;为了展示裁剪效果，第一个曲面绘制完成后暂停，然后显示裁剪后的曲面。图像处理与动画制作图像处理1imread 和 imwrite 函数imread 和 imwrite 函数分别用于将图像文件读入 MATLAB 工作空间，以
15、及将图像数据和色图数据一起写入一定格式的图像文件。MATLAB 支持多种图像文件格式，如.bmp、.jpg、.jpeg、.tif 等。2image 和 imagesc 函数这两个函数用于图像显示。为了保证图像的显示效果，一般还应使用 colormap函数设置图像色图。例 5-23 有一图像文件 flower.jpg，在图形窗口显示该图像。程序如下：x,cmap=imread(flower.jpg); %读取图像的数据阵和色图阵image(x);colormap(cmap);axis image off %保持宽高比并取消坐标轴动画制作MATLAB 提供 getframe、moviein 和 m
16、ovie 函数进行动画制作。1getframe 函数getframe 函数可截取一幅画面信息(称为动画中的一帧)，一幅画面信息形成一个很大的列向量。显然，保存 n 幅图面就需一个大矩阵。2moviein 函数moviein(n)函数用来建立一个足够大的 n 列矩阵。该矩阵用来保存 n 幅画面的数据，以备播放。之所以要事先建立一个大矩阵，是为了提高程序运行速度。3movie 函数movie(m,n)函数播放由矩阵 m 所定义的画面 n 次，缺省时播放一次。例 绘制了 peaks 函数曲面并且将它绕 z 轴旋转。程序如下X,Y,Z=peaks(30);surf(X,Y,Z)axis(-3,3,-3,3,-10,10)axis off;shading interp;colormap(hot);m=moviein(20); %建立一个 20 列大矩阵for i=1:20view(-37.5+24*(i-1),30) %改变视点m(:,i)=getframe; %将图形保存到 m 矩阵endmovie(m,2); %播放画面 2 次
