Matlab学习笔记(一)—— 三维图形绘制

时间:2023-02-09 09:10:10

  这学期公选课选的是MATLAB,所以准备把这学期所学习的整理到博客上,作为记录,哇咔咔~

一、三维函数图:

x=cos(t), y=sin(t), z=t     %≤t ≤*pi
t=:0.001:*pi; %t的取值范围
x=cos(t);y=sin(t);z=t;
plot3(x,y,z)
xlabel('x轴'),ylabel('y轴'),zlabel('z轴') %为坐标轴加上标签
grid on %为图像加上网格

  三维函数的绘制一般使用plot3()函数,其三个基本参数是三个参数函数,第四个参数可以改变函数的颜色,或者虚实线,如plot3(x, y, z, 'r:'),其绘制的函数图像则为红色虚线的,上述脚本的运行结果如下:

Matlab学习笔记(一)—— 三维图形绘制

 二、三维饼图:

pie3([    ])

  直接调用上述脚本既可以绘制出一个饼图,如果这样调用pie3([4 3 6 8 9], [0 0 1 0 0]),则在第二个向量中值为1的部分会在饼图中以突出的方式显示,上述脚本运行结果如下:

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三、绘制空间多边形:

y1=rand(,);
y2=rand(,);
y3=rand(,);
fill3(y1,y2,y3,'m');
hold on;
plot3(y1,y2,y3,'yo')

  首先rand(3, 5)产生了一个3 * 5 的随机数矩阵,上述脚本中先产生了y1,y2, y3三个3 * 5 的随机矩阵,其中

  A = ( y1[0][0], y2[0][0],y3[0][0] ),

    B = ( y1[1][0], y2[1][0], y3[1][0] ),

C = ( y1[2][0], y2[2][0], y3[2][0] )

分别是第一个三角形的三个顶点,其他以此类推。所以fill3(y1,y2,y3,'m'); 共产生了5个三角形,并以粉色填充,plot3(y1,y2,y3,'yo')语句是在每个三角形的顶点加上黄色的小圈,而由于之前加上了hold on; 所以前面的粉色三角形不会被覆盖,运行效果如下:

Matlab学习笔记(一)—— 三维图形绘制

四、三维网格图:

  1、mesh()函数生成网格图:

h2=[ ; -]
h4=[h2 h2;h2 -h2]
h8=[h4 h4;h4 -h4]
mesh(h8)

  上面由迭代生成一个8*8的矩阵,即:

         -         -         -         -
- - - -
- - - -
- - - -
- - - -
- - - -
- - - -

  mesh()函数以矩阵的下标为x,y坐标,生成一个网格图,运行效果如下:

Matlab学习笔记(一)—— 三维图形绘制

  2、meshgrid()函数:

a=[:]
b=[:]
[A,B]= meshgrid(a,b)

  上述生成了A,B两个矩阵:

A =                                       B =
              
          

  命令等效于:A=ones(size(b))*a;  B=b'*ones(size(a))

  3、利用meshgrid()函数和mesh()函数生成网格图:

x=-:; y=x;
[X,Y]=meshgrid(x,y);
Z=X.^+Y.^ ;
mesh(X,Y,Z)

  上述脚本先使用meshgrid()函数生成11 * 11的矩阵,再使用mesh()生成网格图;

五、三维曲面图:

  首先三维曲面图和三维网格图不同,其区别有: 

    (1)网线图:线条有颜色,内部是无颜色

    (2)曲面图:线条是黑色的,内部有颜色(把线条之间的空挡填充颜色,沿z轴按每一网格变化)

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  1、使用peak()函数: 

   为了方便测试立体绘图,MATLAB提供了一个peaks函数,可产生一个凹凸有致的曲面,包含了三个局部极大点及三个局部极小点,其方程式为:

z = *(-x).^.*exp(-(x.^) - (y+).^) ... - *(x/ - x.^ - y.^).*exp(-x.^-y.^) ... - /*exp(-(x+).^ - y.^)

  2、surfc()函数:

[X,Y,Z]=peaks(2);
surfc(X,Y,Z)

  上述脚本先调用peaks()函数,再使用surfc()函数便可得出下列图形:

Matlab学习笔记(一)—— 三维图形绘制

  3、colormap()函数:

     matlab 的颜色数据集合为红、绿、蓝三颜色矩阵 [R,G,B],维数m×3,R,G,B在[0 1]区间连续取值,理论上颜色种类可达无穷多种,然后我们使用colormap()就可以设置图像颜色,如colormap([0.5 0.7 0.8]),当然,matlab也有常用颜色数据,见下表:  

  • jet —— 饱和值色图II
  • hsv —— 饱和值色图
  • gray —— 线性灰度色图
  • hot —— 暖色色图
  • cool —— 冷色色图
  • bone —— 兰色调灰色图
  • copper —— 铜色色图
  • pink —— 粉红色图
  • prism —— 光谱色图
  • flag —— 红、白、蓝交替色图

    如我们调用colormap gray; 就可得到相应的线性灰度色图。

六、图像修饰方法:

  1、shading:

  我们可以使用colormap()函数进行颜色的修饰,还可以使用shading来控制表面和块等图形对象颜色的渲染:

[X,Y,Z]=sphere();
surfc(X,Y,Z)
colormap cool
shading interp
axis equal 

  上述脚本中,我们画了一个球:

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  shading有多种选项,常用为:faceted / flat / interp, 等等。

  //To Be Continued.