基本XYZ立体绘图命令
在科学目视表示(Scientific visualization)中,三度空间的立体图是一个非常重要的技巧。本章将介绍MATLAB基本XYZ三度空间的各项绘图命令。
mesh和plot是三度空间立体绘图的基本命令,mesh可画出立体网状图,plot则可画出立体曲面图,两者产生的图形都会依高度而有不同颜色。
下列命令可画出由函数 形成的立体网状图:
x=linspace(-2, 2, 25); % 在x轴上取25点 y=linspace(-2, 2, 25); % 在y轴上取25点 [xx,yy]=meshgrid(x, y); % xx和yy都是21x21的矩阵 zz=xx.*exp(-xx.^2-yy.^2); % 计算函数值,zz也是21x21的矩阵 mesh(xx, yy, zz); % 画出立体网状图
surf和mesh的用法类似:
x=linspace(-2, 2, 25); % 在x轴上取25点 y=linspace(-2, 2, 25); % 在y轴上取25点 [xx,yy]=meshgrid(x, y); % xx和yy都是21x21的矩阵 zz=xx.*exp(-xx.^2-yy.^2); % 计算函数值,zz也是21x21的矩阵 surf(xx, yy, zz); % 画出立体曲面图
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 = 3*(1-x).^2.*exp(-(x.^2) - (y+1).^2) ... - 10*(x/5 - x.^3 - y.^5).*exp(-x.^2-y.^2) ... - 1/3*exp(-(x+1).^2 - y.^2)
要画出此函数的最快方法即是直接键入peaks:
亦可对peaks函数取点,再以各种不同方法进行绘图meshz可将曲面加上围裙:
[x,y,z]=peaks; meshz(x,y,z); axis([-inf inf -inf inf -inf inf]);
waterfall可在x方向或y方向产生水流效果:
1. [x,y,z]=peaks; 2. waterfall(x,y,z); 3. axis([-inf inf -inf inf -inf inf]);
下列命令产生在y方向的水流效果:
1. [x,y,z]=peaks; 2. waterfall(x',y',z'); 3. axis([-inf inf -inf inf -inf inf]);
meshc同时画出网状图与等高线:
1. [x,y,z]=peaks; 2. meshc(x,y,z); 3. axis([-inf inf -inf inf -inf inf]);
surfc同时画出曲面图与等高线:
1. [x,y,z]=peaks; 2. surfc(x,y,z); 3. axis([-inf inf -inf inf -inf inf]);
contour3画出曲面在三度空间中的等高线:
1. contour3(peaks, 20); 2. axis([-inf inf -inf inf -inf inf]);
contour画出曲面等高线在XY平面的投影:
contour(peaks, 20);
plot3可画出三度空间中的曲线:
1. t=linspace(0,20*pi, 501); 2. plot3(t.*sin(t), t.*cos(t), t);
亦可同时画出两条三度空间中的曲线:
1. t=linspace(0, 10*pi, 501); 2. plot3(t.*sin(t), t.*cos(t), t, t.*sin(t), t.*cos
SURFL的z-参数。看z-参数的确定平滑涂色效果(定义变化方向)surfl(p,z);z=(n1,n2,n3)。 clf; x= -0.5:0.3:2.5;y=-0.5:0.3:2; [X,Y]=meshgrid(x,y); p=(4+X.^2/9+Y.^2/4);; %cm=[1 0 0;0 1 0;0 0 1]; %colormap(cm) subplot(2,2,1);surfl(p,[1,0,0]) subplot(2,2,2);surfl(p,[0,1,0]) subplot(2,2,3);surfl(p,[0,0,1]) subplot(2,2,4);surfl(p,[1,1,0]) (4) 辅助图视效果 *1)视角定义view(az,el) clf;x= -1.5:0.2:1.5;y=-1:0.2:1; [X,Y]=meshgrid(x,y); p=sqrt(4-X.^2/9-Y.^2/4); subplot(2,2,1);surfl(p);view(30,30) shading interp subplot(2,2,2);surfl(p);view(90,10) shading interp subplot(2,2,3);surfl(p);view(-10,-10) shading interp subplot(2,2,4);surfl(p);view(140,60) shading interp *2)surfl光照模式与光照角度设置, surfl(x,y,z,d,s,k)指令中s 与k 参数 d:见(3) s:确定光照角度;z=(sx,sy,sz);默认光照角度是观察角逆时针方向45度 k::光照模式:确定强度 ka:背景光 kd:漫射光 ks:定向光 spread:扩散光 例: clf;x= -1.5:0.2:1.5;y=-1:0.2:1; [X,Y]=meshgrid(x,y); Z=sqrt(4-X.^2/9-Y.^2/4); view(45,45) subplot(2,2,1);surfl(X,Y,Z, [0,45],[.1 .6 .4 10]); shading interp subplot(2,2,2);surfl(X,Y,Z, [20,45],[.3 .6 .4 10]); shading interp subplot(2,2,3);surfl(X,Y,Z, [40,45],[.6 .6 .4 10]); shading interp subplot(2,2,4);surfl(X,Y,Z, [60,45],[.9 .6 .4 10]); shading interp *3) 图视放大 zoom on ;zoom off; zoom *鼠标点击变焦(左键放大;右键盘缩小) *鼠标拖拉变焦 t=-16:0.1:16; x=sin(t.*10).*(t.^2); plot(t,x,'r-') zoom on 4. 超维图形表达 (1) 三维色彩表达(色轴;图象的色彩维) clf a=ones(20); a1=2*ones(13); a2=3*ones(7); a3=4*ones(2); a(4:16,4:16)=a1; a(7:13,7:13)=a2; a(10:11,10:11)=a3; subplot(2,1,1) meshc(a) subplot(2,1,2) pcolor(a) colorbar('horiz') colormap(hsv) % shading interp (2) 四维色彩表达(色轴;图象的色彩维) clf x=-5:0.1:5; y=-5:0.25:5; z=-5:0.25:5; n=length(x); [X,Y,Z]=meshgrid(x,y,z); V=(-X.^2-Y.^2-Z.^2); xi=[-4,-2,0,2,4]; yi=0.5; zi=-0.5; subplot(2,1,1); slice(x,y,z,V,xi,yi,zi); colorbar('horiz'); view([45,45]); shading interp xi=[0]; subplot(2,1,2); slice(x,y,z,V,xi,yi,zi); view([30,45]); shading interp