matlab各種三維繪圖及實例(共6頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上Matlab繪制三維圖形 三維曲線plot3函數(shù)與plot函數(shù)用法十分相似，其調(diào)用格式為：plot3(x1,y1,z1,選項1,x2,y2,z2,選項2,xn,yn,zn,選項n)其中每一組x,y,z組成一組曲線的坐標(biāo)參數(shù)，選項的定義和plot函數(shù)相同。當(dāng)x,y,z是同維向量時，則x,y,z 對應(yīng)元素構(gòu)成一條三維曲線。當(dāng)x,y,z是同維矩陣時，則以x,y,z對應(yīng)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)

2、;plot3(x,y,z);title('Line in 3-D Space');xlabel('X');ylabel('Y');zlabel('Z'); 三維曲面1產(chǎn)生三維數(shù)據(jù)在MATLAB中，利用meshgrid函數(shù)產(chǎn)生平面區(qū)域內(nèi)的網(wǎng)格坐標(biāo)矩陣。其格式為：x=a:d1:b; y=c:d2:d;X,Y=meshgrid(x,y);語句執(zhí)行后，矩陣X的每一行都是向量x，行數(shù)等于向量y的元素的個數(shù)，矩陣Y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：mesh(x

3、,y,z,c)：畫網(wǎng)格曲面，將數(shù)據(jù)點在空間中描出,并連成網(wǎng)格。 surf(x,y,z,c)：畫完整曲面，將數(shù)據(jù)點所表示曲面畫出。一般情況下，x,y,z是維數(shù)相同的矩陣。x,y是網(wǎng)格坐標(biāo)矩陣，z是網(wǎng)格點上的高度矩陣，c用于指定在不同高度下的顏色范圍。 例 繪制三維曲面圖z=sin(x+sin(y)-x/10。程序如下： x,y=meshgrid(0:0.25:4*pi); %在0,4pi×0,4pi區(qū)域生成網(wǎng)格坐標(biāo) z=sin(x+sin(y)-x/10; mesh(x,y,z); axis(0 4*pi 0 4*p

4、i -2.5 1);此外，還有帶等高線的三維網(wǎng)格曲面函數(shù)meshc和帶底座的三維網(wǎng)格曲面函數(shù)meshz。其用法與mesh類似，不同的是meshc還在xy平面上繪制曲面在z軸方向的等高線，meshz還在xy平面上繪制曲面的底座。 例 在xy平面內(nèi)選擇區(qū)域-8,8×-8,8，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);me

5、shc(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)')3標(biāo)準(zhǔn)三維曲面sphere函數(shù)的調(diào)用格式為：x,y,z=sphere(n)：generates three (N+1)-by-(N+1) matrices so that SURF(X,Y,Z) produces a unit sphere.cylinder函數(shù)的調(diào)用格式為：x,y,z=

6、 cylinder(R,n)，其中r為圓周半徑，n為組成圓周的點數(shù)。MATLAB還有一個peaks 函數(shù)，稱為多峰函數(shù)，常用于三維曲面的演示。 例 繪制標(biāo)準(zhǔn)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); 其他三維圖形在介紹二維圖形時，曾提到條形圖、桿圖、餅圖和填充圖等特殊圖形，它們還

7、可以以三維形式出現(xiàn)，使用的函數(shù)分別是bar3、stem3、pie3 和fill3。bar3函數(shù)繪制三維條形圖，常用格式為：bar3(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函數(shù)繪制三維餅圖，常用格式為：pie3(x)fill3函數(shù)等效于三維函數(shù)fill，可在三維空間內(nèi)繪制出填充過的多邊形，常用格式為：fill3(x,y,z,c) 例 繪制三維圖形：(1) 繪制魔方陣的三維條形圖。(2) 以三維桿圖形式繪制曲線y=2sin(x)。(3) 已知x=2347,1827,2043,3025，繪制餅圖

8、。(4) 用隨機的頂點坐標(biāo)值畫出五個黃色三角形。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' ) 例 繪制多峰函數(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(

9、9;X-axis'),ylabel('Y-axis'),zlabel('Z-axis');subplot(1,2,2);contour3(X,Y,Z,12,'k'); %其中12代表高度的等級數(shù)xlabel('X-axis'),ylabel('Y-axis'),zlabel('Z-axis'); 圖形修飾處理 視點處理MATLAB提供了設(shè)置視點的函數(shù)view，其調(diào)用格式為：view(az,el)其中az為方位角，el為仰角，它們均以度為單位。系統(tǒng)缺省的視點定義為

10、方位角-37.5°,仰角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); %指定子圖1的視點 title('azimuth=-37.5,elevation=30') subplot(2,2,2);mesh(peaks); view(0,90); %指定子圖2的視點 title('azimuth=0,elevation=90') subplot(

11、2,2,3);mesh(peaks); view(90,0); %指定子圖3的視點 title('azimuth=90,elevation=0') subplot(2,2,4);mesh(peaks); view(-7,-10); %指定子圖4的視點 title('azimuth=-7,elevation=-10') 色彩處理1顏色的向量表示MATLAB除用字符表示顏色外，還可以用含有3個元素的向量表示顏色。向量元素在0,1范圍取值，3個元素分別表示紅、綠、藍3種顏色的相對亮度，稱為

12、RGB三元組。2色圖色圖(Color map)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三元組。色圖矩陣可以人為地生成，也可以調(diào)用MATLAB提供的函數(shù)來定義色圖矩陣。3三維表面圖形的著色三維表面圖實際上就是在網(wǎng)格圖的每一個網(wǎng)格片上涂上顏色。surf函數(shù)用缺省的著色方式對網(wǎng)格片著色。除此之外，還可以用shading命令來改變著色方式。shading faceted命令將每個網(wǎng)格片用其高度對應(yīng)的顏色進行著色，但網(wǎng)格線仍保留著，其shading flat命令將每個網(wǎng)格片用同一個顏色進行著色，且網(wǎng)格線也用相應(yīng)的顏

13、色，從而使得圖形表面顯得更加光滑。shading interp命令在網(wǎng)格片內(nèi)采用顏色插值處理，得出的表面圖顯得最光滑。顏色是黑色。這是系統(tǒng)的缺省著色方式 例 3種圖形著色方式的效果展示。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 光照處理MATLAB提供了

14、燈光設(shè)置的函數(shù)，其調(diào)用格式為：light('Color',選項1,'Style',選項2,'Position',選項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);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 equa

15、l;light('Posi',1,0,1);shading interp;hold on;plot3(1,0,1,'p');text(1,0,1,' light'); 圖形的裁剪處理例4-22 繪制三維曲面圖，并進行插值著色處理，裁掉圖中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 %程序暫停i=find(x<=0&y<=0

16、);z1=z;z1(i)=NaN;surf(x,y,z1);shading interp;為了展示裁剪效果，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1imread和imwrite函數(shù)imread和imwrite函數(shù)分別用于將圖像文件讀入MATLAB工作空間，以及將圖像數(shù)據(jù)和色圖數(shù)據(jù)一起寫入一定格式的圖像文件。MATLAB支持多種圖像文件格式，如.bmp、.jpg、.jpeg、.tif等。2image和imagesc函數(shù)這兩個函數(shù)用于圖像顯示。為了保證圖像的顯示效果，一般還應(yīng)使用colormap函數(shù)設(shè)置圖像色圖。例5-23 有一圖像文件fl

17、ower.jpg，在圖形窗口顯示該圖像。程序如下：x,cmap=imread('flower.jpg'); %讀取圖像的數(shù)據(jù)陣和色圖陣image(x);colormap(cmap);axis image off %保持寬高比并取消坐標(biāo)軸 動畫制作MATLAB提供getframe、moviein和movie函數(shù)進行動畫制作。1getframe函數(shù)getframe函數(shù)可截取一幅畫面信息(稱為動畫中的一幀)，一幅畫面信息形成一個很大的列向量。顯然，保存n幅圖面就需一個大矩陣。2moviein函數(shù)moviein(n)函數(shù)用來建立一個足夠大的n列矩陣。該矩陣用來保存n幅畫面的數(shù)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。3movie函數(shù)movie(m,n)函數(shù)播放由矩陣m所定義的畫面n