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MATLAB三维画图绘图教程 MATLAB数据可视化教程 MATLAB三维绘图方法 共28页.pdf
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MATLAB三维画图绘图教程 MATLAB数据可视化教程 MATLAB三维绘图方法 共28页.pdf
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第 3 章 MATALB 三维绘图...............................................................................................2
3.1 三维绘图基本流程.............................................................................................. 2
3.2 三维折线及曲线的绘制........................................................................................ 3
3.2.1 三维折线及曲线的基本绘图命令...............................................................3
3.1.2 三维图形的坐标标记及图形标题................................................................5
3.2 三维网格曲面的绘制...........................................................................................6
3.2.1 栅格数据点的产生....................................................................................6
3.2.2 网格曲面的绘制命令................................................................................ 8
3.2.3 隐藏线的显示和关闭.............................................................................. 10
3.3 三维阴影曲面的绘制......................................................................................... 11
3.3.1 阴影曲面绘制命令.................................................................................. 12
3.3.2 带有等高线的阴影曲面绘制.................................................................... 14
3.3.3 具有光照效果的阴影曲面绘制................................................................ 15
3.4 三维图形的调控................................................................................................ 16
3.4.1 设置视点位置......................................................................................... 16
3.4.2 设置坐标轴............................................................................................ 18
3.5 特殊三维图形的绘制......................................................................................... 19
3.5.1 柱状图................................................................................................... 19
3.5.1.1 垂直放置的三维直方图................................................................ 19
3.5.1.2 水平放置的三维直方图................................................................ 20
3.5.2 圆柱体................................................................................................... 21
3.5.3 饼状图................................................................................................... 22
3.5.4 球面.......................................................................................................23
3.5.5 三维等高线............................................................................................ 24
3.5.6 三维离散序列图..................................................................................... 26
3.5.7 简易函数绘图.......................................................................................... 27
3.6 小结................................................................................................................28
第 3 章 MATALB 三维绘图
我们生活在三维空间中,现实中所遇到的一些问题,特别是科学计算及工程应用中的
一些问题,往往都可以抽象为三维空间的问题。前一章所介绍的二维图形,不便于反映三维
空间的实际情况,所以在实际工作中有时需要绘出三维图形,而且三维图形看起来更加直观,
也更美观。
本章主要介绍 MATLAB 提供的一些三维绘图命令及其使用方法,具体包括:创建三维
图形的基本流程、三维折线及曲线的绘制、三维曲面的绘制及图形的调控方式等。
3.1 三维绘图基本流程
MATLAB 中的三维图形包括三维折线及曲线图、三维曲面图等。创建三维图形和创建
二维图形的过程类似,都包括数据准备、绘图区选择、绘图、设置和标注,以及图形的打印
或输出。不过,三维图形能够设置和标注更多的元素,如颜色过渡、光照和视角等。
MATLAB 中创建三维图形的基本流程如表 3- 1 所示。
表 3-1 三维绘图基本流程
三维绘图基本流程
M-
代码举例 备注
1
、数据准备
x=-8:0.1:8;
y=-8:0.1:8;
[ X,Y]=meshgrid(x,y);
Z=(exp(X)-exp(Y)).*sin
(X-Y);
三维曲线图用一般的数组创建即可
三维网线图和三维表面图的创建需
要通过 meshgrid 创建网格数据
2
、图形窗口和绘图区选择
f igure
创建绘图窗口和选定绘图子区
3
、绘图
surf(X,Y,Z)
创建三维曲线图或网线图、表面图
4、设置视角
view([75 25])
设置观察者查看图形的视角和
Camera
属性
5、设置颜色表
colormap hsv
shading interp
为图形设置颜色表,从而可以用颜色
显示 z 值的大小变化
对表面图和三维片块模型还可以设
置颜色过渡模式
6
、设置光照效果
light('Position',[1 0.5
0.5])
lighting gouraud
material metal
设置光源位置和类型
对表面图和三维片块模型还可以设
置反射特性
7、设置坐标轴刻度和比例
axis square
set(gca,'ZTickLabel','')
设置坐标轴范围、刻度和比例
8
、标注图形
Xlabel('x')
Ylabel('y')
colorbar
设置坐标轴标签、标题等标注元素
9、保存、打印或导出
pr int
将绘图结果打印或导出为标准格式
图像
从表 3- 1 可以看出,三位绘图中多了颜色表、颜色过渡、光照等专门针对三维图形的设
置项,其他基本流程都和二维绘图类似。
表 3- 1 中举例的 M-代码连贯起来运行,可以得到如图 3-1 所示的绘图结果。
图 3-1 三维绘图窗口
下面我们将根据绘制三维图形的基本流程,分节介绍创建图形的各种函数。
3.2 三维折线及曲线的绘制
3.2.1 三维折线及曲线的基本绘图命令
绘制二维折线或曲线时,我们可以使用 plot 命令。与这条命令类似,MATLA B 也提供
了一个绘制三维折线或曲线的基本命令 plot3 。该命令的格式是:
plot(x1,y1,z1,option1,x2,y2,z2,option2,….)。
以 x1,y1,z1 所给出的数据分别为 x,y,z 坐标值,option1 为选项参数,以逐点连折
线的方式绘制 1 个三维折线图形;同时,以 x2,y2,z2 所给出的数据分别为 x,y,z 坐标
值,option2 为选项参数,以逐点折线的方式绘制另一个三维折线图形。
(1)plot3 命令的功能及使用方法与 plot 命令的功能及使用方法相类似,它们的区别在
于前者绘制出的是三维图形。
(2)plot3 命令参数的含义与 plot 命令的参数含义相类似,它们的区别在于前者多了一
个 Z 方向上的参数。同样,各个参数的取值情况及其操作效果也与 plot 命令相同。上面给
出的 plot3 命令格式是一种完整的格式,在实际操作中,根据各个数据的取值情况,均可以
有下述一种简单的书写格式:
plot3(x,y,z)
plot3(x,y,z,option)
(3)选项参数 option 指明了所绘图中线条的线性、颜色以及各个数据点的表示记号。
(4)plot3 命令使用的是以逐点连线的方法来绘制三维折线的,当各个数据点的间距较
小时,我们也可利用它来绘制三维曲线。
例 3-1 三维曲线绘制函数 plot3 使用实例。利用 plot3 绘制 x=sint、y=cost 三维螺旋
线。
解:在命令窗口中,输入以下命令
t=0:pi/50:8*pi;
x=sin(t);
y=cos(t);
z=t;
plot3(x,y,z)
执行程序后,得到如图 3- 2 所示的结果:
图 3-2 三维螺旋线
例 3-2 三维曲线绘制函数 plot3 使用实例。利用 plot3 绘制 z=x(-x^2-y^2)三维线条图
形。
解:在命令窗口中,输入下列代码
[X,Y]=meshgrid([-3:0.2:3]);
Z=X.*(-X.^2-Y.^2);
plot3(X,Y,Z,’b’)
执行程序后,显示结果如图 3- 3 所示:
图 3-3 三维线条图形
3.1.2 三维图形的坐标标记及图形标题
与二维图形的坐标标记命令类似,MATLAB 也提供了下述三条用于三维图形坐标标记
的命令,并提供了用于图形标题说明的语句。这种标记方式的格式是:
xlabel(str):将字符串 str 水平放置于 X 轴,以说明 X 轴数据的含义。
ylabel(str):将字符串 str 水平放置于 Y 轴,以说明 Y 轴数据的含义。
zlabel(str):将字符串 str 水平放置于 Z 轴,以说明 Y 轴数据的含义。
title(str) :将字符串 str 水平放置于图形的顶部,以说明该图形的标题。
例 3-3 坐标标记函数使用实例。利用函数为 y=sint、y=cost 的三维螺旋线图形添加标
题说明。
解:在命令窗口中输入下面的程序代码
t=0:pi/50:8*pi;
x=sin(t);
y=cos(t);
z=t;
plot3(x,y,z)
xlabel(‘x=sin(t)’)
ylabel(‘y=cos(t)’)
zlabel(‘z=t’)
title(‘三维螺旋线’)
执行该程序后,显示结果如图 3- 4 所示:
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资源评论
- limouzhi2023-11-17资源很受用,资源主总结的很全面,内容与描述一致,解决了我当下的问题。
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