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MATLAB自学笔记(十六):三维图形绘制

matlab仿真 파충충好气气 826℃ 0评论

一、三维图形绘制

  1.曲线图绘制

  • plot3(X,Y,Z):X、Y、Z为同维向量时。绘制以X,Y,Z为x,y,z坐标的三维曲线;X、Y、Z为同维矩阵时,用X、Y、Z的对应列元素绘制x,y,z坐标的曲线,曲线的条数为矩阵的列数
  • plot3(X1,Y1,Z1,X2,Y2,Z2):绘制以X1,Y1,Z1和X2,Y2,Z2为x,y,z坐标的三维曲线
  • plot3(X,Y,Z,’PropertyName’,PropertyValue, …):在PropertyName所规定的曲线属性下,绘制以X,Y,Z为x,y,z坐标的三维曲线
  • plot3(X1,Y1,Z1,’PropertyName1′,PropertyValue1,X2,Y2,Z2,’PropertyName2′,PropertyValue2):
  • 注:plot3指令用来表现的是单参数的三维曲线,而非双参数的三维曲线

2.网格图绘制

三维网格图和曲面图的绘制比三维曲线图的绘制稍显复杂,主要是因为绘图数据的准备及三维图形的色彩、明暗、光照和视角等的处理

绘制函数z = f(x,y)的三维网格图的过程如下

  • 确定自变量x和y的取值范围和取值间隔

  • 构成xoy平面上的自变量采样“格点”矩阵
  • 利用‘格点’矩阵的原理生成矩阵

  • 利用meshgrid指令生成‘格点’矩阵

  • 计算在自变量采样‘格点’上的函数值:Z = f(X,Y)

绘制网格图的基本mesh指令的句法格式如下

  • mesh(X,Y,Z):以X为x轴自变量,Y为y轴自变量,绘制网格图;X,Y均为向量,若X、Y长度为m、n,则[m,n] = size(Z)
  • mesh(Z):以Z为矩阵列下标为x轴自变量、行下标为y轴自变量,绘制网格图
  • mesh(X,Y,Z,C):C为颜色,若不定义则与mesh(X,Y,Z)相同
  •  mesh(X,Y,Z,’PropertyName’,PropertyValue):PropertyValue用来定义网格图的属性标记

3.曲面图绘制

曲面图绘制由函数surf构成,其调用格式与mesh类似

  • surf(X,Y,Z)
  • surf(Z)
  • surf(X,Y,Z,C)
  • surf(X,Y,Z,’PropertyName’,PropertyValue)

mesh指令绘制的图形是网格划分的曲面图,而surf绘制的是平滑着色的三维曲面图

4.光照模型

光照是一种利用方向光源照亮物体的技术。在某些情况下,这项技术能用看检测物体表面缺陷

本例子将曲面涂成红色,并移除surf指令所定义的网格线。将发光物体加到左边。增加光源、设置照明方式至phong,使用view命令改变视角,从空间的另一个不同的点观看表面(方位角-15°,仰角65°)。最后用工具栏缩放方式放大外观

基于运用漫反射、镜面反光和环境照明模型,MATLAB中还内置了surf1函数,可以画出类似函数surf产生的带色彩的曲线。

使用单一颜色映像(如灰色、纯白、铜黄、粉红)和插值色彩,会画出效果更好的曲线

  • surfl(X,Y,Z,S):其中S以[Sx,Sy,Sz]或[az,el]的形式定义光源方向。在没有明确定义的情况下,其默认光源是逆时针45°

注:颜色插值会使打印速度降低

5.绘制等值线图

等值线图又叫等高线图

  • contour(Z):以z矩阵列下标为x轴自变量、行下标为y轴自变量,绘制等值线图
  • contour(Z,n):其中的n为所绘制的图形等值线的条数
  • contour(Z,v):v为向量。向量的长度为等值线的条数,且等值线的值为对应的向量的元素值
  • contour(X,Y,Z):其功能为 以X为x轴自变量、Y为y轴自变量,绘制等值线图;X,Y均为向量,若X、Y长度为m、n,则[m,n] = size(Z)
  • contour(X,Y,Z,n):其中的n为所绘制的图形等值线的条数
  • contour(X,Y,Z,v):v为向量。向量的长度为等值线的条数,且等值线的值为对应的向量的元素值
  • contour(…, LineSpec):LineSpec定义线型

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