MATLAB三维图形绘制
使用matlab绘制三维图形的方法
使用matlab绘制三维图形的方法要使用MATLAB绘制三维图形，首先需要了解MATLAB中的三维绘图函数和绘图选项。
下面将介绍一些常用的绘制三维图形的方法。
1.绘制基本的三维图形要绘制基本的三维图形，可以使用以下函数：- plot3(函数：用于在三维坐标系中绘制线条。
- scatter3(函数：用于在三维坐标系中绘制散点图。
- surf(函数：用于绘制三维曲面图。
- mesh(函数：用于绘制三维网格图。
- bar3(函数：用于绘制三维条形图。
- contour3(函数：用于绘制三维等高线图。
例如，下面的代码演示了如何使用plot3(函数绘制一个三维线条图：```x = linspace(0, 2*pi, 100);y = sin(x);z = cos(x);plot3(x, y, z, 'LineWidth', 2);xlabel('X');ylabel('Y');zlabel('Z');title('3D Line Plot');```2.添加颜色和纹理在绘制三维图形时，可以使用颜色和纹理来增加图形的信息。
MATLAB 提供了一系列函数来处理颜色和纹理，如：- colormap(函数：用于设置颜色映射。
- caxis(函数：用于设置坐标轴范围。
- shading(函数：用于设置颜色插值方法。
- texturemap(函数：用于设置纹理映射方法。
例如，下面的代码展示了如何使用纹理映射来绘制一个球体：```[X, Y, Z] = sphere(50);C = colormap('jet');surface(X, Y, Z, 'FaceColor', 'texturemap', 'CData', C);axis equal;```3.绘制多个数据集要在同一张图中绘制多个数据集，可以使用hold on和hold off命令。
如何使用Matlab进行3D图形绘制
如何使用Matlab进行3D图形绘制1. 引言在科学研究、工程设计和数据可视化的过程中，3D图形绘制是一项非常重要的技能。
Matlab作为一种功能强大且易于上手的工具，在3D图形绘制方面有着很大的优势。
本文将介绍如何使用Matlab进行3D图形绘制，以帮助读者更好地掌握这一技术。
2. 准备工作在开始使用Matlab进行3D图形绘制之前，我们需要先进行一些准备工作。
首先，确保已经安装了Matlab软件，并且具备了一定的基本操作能力。
其次，了解Matlab的数据管理和处理方式，掌握常用的数据结构和操作方法。
最后，对于3D图形绘制的相关概念和技术有一定的了解，包括坐标系、曲线和曲面等基本概念。
3. 坐标系和坐标变换在进行3D图形绘制之前，首先需要了解坐标系的概念以及如何进行坐标变换。
Matlab中使用的3D坐标系是右手坐标系，其中x轴指向右侧，y轴指向前方，z轴指向上方。
在进行坐标变换时，可以使用Matlab提供的函数进行平移、旋转和缩放等操作，以便更好地展示3D图形。
4. 曲线绘制在Matlab中，使用函数plot3可以绘制3D曲线。
该函数的基本用法是plot3(x，y，z)，其中x、y、z分别为曲线上各点的x、y、z坐标。
可以通过对坐标点进行适当的变换和调整，绘制出各种形状和曲线。
5. 曲面绘制除了曲线，我们还可以使用Matlab绘制3D曲面。
Matlab提供了函数surf和mesh来实现曲面绘制。
函数surf绘制带有颜色的曲面，而函数mesh绘制网格型的曲面。
这两个函数的基本用法都是类似的，可以通过传入坐标点数据和数据值来绘制出曲面图像。
6. 其他3D图形效果除了曲线和曲面，我们还可以通过Matlab实现其他各种各样的3D图形效果。
例如，绘制3D散点图可以使用函数scatter3，绘制3D柱状图可以使用函数bar3，绘制3D等高线图可以使用函数contour3等。
这些函数都有类似的参数传递方式，通过调整函数参数可以实现各种个性化的效果。
MATLAB-图像处理之三维绘图
（2）颜色映象使用
• 语句colormap(M）将矩阵M作为当前图形 窗口所用的颜色映象。
• 例如，colormap（cool）装入了一个有64 个输入项的cool颜色映象。
• colormap default装入了缺省的颜色映象 （hsv）。
• 函数plot、plot3、contour（等高线图） 和contour3不使用颜色映象，它们使用列 在plot颜色和线形表中的颜色。而大多数其 它绘图函数，比如mesh、surf、fill、 pcolor和它们的各种变形函数，使用当前 的颜色映象。
•
MMSHOW（pink（30））
• 函数mmshow取和colormap同样的输入参 量，但在这种情况下它用自己的伪彩色显 示而不是把颜色映象施加到当前图形。
• 另一种途径是使用MATLAB的函数rgbplot， 它可以把颜色映象的各列分别画成红、绿 和蓝色。
例如rgbplot(hot)
• 图中显示红色分量首先增加，然后是绿色， 最后是蓝色。
2.三维曲面/网线图
三维图形较二维图形复杂：表现在： 1. 数据的准备 2. 三维图形色彩的使用 3. 明暗处理、 4. 光照处理、 5. 视点处理等
（1）数据准备（很重要）
• 画函数 z f (x, y)所代表的三维空间曲面，需 要做以下数据准备： ：
• （1）确定自变量的取值范围和取值间隔； • （2）构成自变量x,y的自变量“格点”矩阵； • （3）计算在自变量采样“格点”上的函数
• MATLAB的预定义色图矩阵CM
CM
含义
CM
含义
autumn 红、黄浓淡色
jet
蓝头红尾饱和值色
bone
蓝色调浓淡色
MATLAB中的三维图形绘制与动画制作技巧
MATLAB中的三维图形绘制与动画制作技巧引言MATLAB是一种强大的科学计算软件，广泛应用于工程、物理、数学等各个领域。
其中，三维图形绘制和动画制作是其功能的重要一部分。
本文将深入探讨MATLAB中三维图形绘制与动画制作的技巧，并给出一些实用的示例。
一、三维图形绘制1. 坐标系的设定在绘制三维图形之前，我们需要设定坐标系。
通过使用MATLAB的figure函数和axes函数，我们可以创建一个三维坐标系，并设置其属性，如坐标轴的范围、标签等。
2. 点的绘制在三维图形中，最基本的图元是点。
通过scatter3函数，我们可以绘制出一系列点的三维分布情况。
可以通过设置点的大小、颜色、透明度等属性，增加图像的美观性。
3. 曲线的绘制MATLAB提供了多种绘制曲线的函数，如plot3、line、quiver等。
通过这些函数，我们可以绘制各种样式的曲线，例如直线、曲线、矢量、流线等。
我们可以根据需要设置线条的样式、颜色、宽度等属性。
4. 曲面的绘制除了曲线，我们还可以绘制三维曲面。
通过函数mesh、surf和contour，我们可以绘制出具有平滑外形的曲面。
可以通过设置颜色映射和透明度等属性，使得曲面具有更加细腻的外观。
二、动画制作1. 创建动画对象要制作动画，我们需要先创建一个动画对象。
通过使用MATLAB的videoWriter函数，我们可以创建一个视频文件，并设置其参数，如帧率、分辨率等。
2. 绘制关键帧动画的核心是绘制一系列关键帧，并在每一帧之间进行插值。
通过在每一帧中修改图形对象的属性，我们可以实现对象的平移、旋转和缩放等变换。
通过MATLAB提供的getframe函数，我们可以将当前图像存储为一个帧对象。
3. 帧之间的插值在关键帧之间，我们需要进行插值，以平滑动画的过渡。
通过使用MATLAB 的linspace函数，我们可以生成两个关键帧之间的若干插值。
然后，我们可以在每个插值处更新图形对象的属性，从而实现动画效果。
matlab三维绘图
三维线图函数
● 例 题 ： 绘 制 三 维 的 螺 旋 曲 线 图 ， 其 中 x=sint, y=cos(2t),z=sint+cost，t的区间为[0,2π]。 程序如下： t=0:pi/50:2*pi; plot3(sin(t),cos(2*t),sin(t)+cos(t),'r','Linewidth',2) xlabel('X轴') ylabel('Y轴') zlabel('Z轴')
●例题：绘制多个球体，各球的中心离原点的距离由x、y、z 值决定。 程序如下： [x,y,z]=sphere; surf(x,y,z) hold on surf(x+3,y-2,z) surf(x,y+1,z-3) daspect([1 1 1]) xlabel('X轴') ylabel('Y轴') zlabel('Z轴')
三维网格图
●所谓的网格图，是指把相邻的数据点连接起来形 成的网状曲面。利用在x-y平面的矩形网格点上的 z轴坐标值，MATLAB定义了一个网格曲面。三维 网格图的形成原理为：在x-y平面上指定一个长方 形区域，采用与坐标轴平行的直线将其分格；计 算矩形网格点上的函数值，即z轴的值，得到三 维空间的数据点；将这些数据点分别用于x-z或者 平行面内的曲线和处于y-z或者平行面内的曲线连 接起来，即形成网格图。网格图对显示大型的数 值矩阵很有用处。
模块十 三维图形绘制
◆三维线图 ◆三维多边形 ◆三维网格图 ◆三维曲面图 ◆三维柱面绘图函数
三维线图函数
● plot3()：主要用于绘制三维曲线，该函数的 调用格式同plot（）函数类似。 ● 调用格式为： plot3(X, Y, Z, LineSpec,’ PropertyName’, Property Value) 调用该函数，绘制出通过一系列坐标为X, Y, Z 指定点的一条曲线。其中，X, Y, Z为第一到第 三维数据，可以是向量，也可以是矩阵，但必 须尺寸相等。
第04讲 MATLAB绘三维图
第四讲M A T L A B可视化(二)绘三维图【目录】一、三维图形绘制步骤 (1)二、三维绘图基本操作 (1)1、三维线图 (2)2、三维网线图 (3)3、三维曲面图 (4)三、透视、镂空和裁切 (5)1、图形的透视 (5)2、图形的镂空 (5)3、图形的裁切 (7)四、三维图形的精细控制 (8)1、视点与旋动 (8)2、色彩控制 (9)3、浓淡处理 (11)五、照明和材质处理 (12)六、简洁绘图指令 (13)【正文】一、三维图形绘制步骤步骤典型指令1三维曲线数据：先取一个参变量采样向量然后计算各坐标数据向量t=p i*(0:100)/100;x=f1(t);y=f2(t);z=f3(t);三维曲面数据：产生自变量采样向量；由自变量向量产生格点矩阵；计算格点矩阵相对应的函数值矩阵x=x1:d x:x2;y=y1:d y:y2;[X,Y]=m e s h g r i d(x,y);Z=f(x,y);2选定图形窗及子窗位置：同二维3调用三维曲线绘图指令：线型、色彩、数据点形p l o t3(x,y,z,'b-')调用三维曲面绘图指令M e s h(X,Y,Z);4设置轴的范围与刻度、坐标分隔线同二维5图形注释：图名、坐标名、图例、文字同二维6着色、明暗、灯光、材质处理c o l o r m a p,s h a d i n g,l i g h t,m a t e r i a l 7视点、三度（横、纵、高）比v i e w,a s p e c t二、三维绘图基本操作11、三维线图用来画三维曲线，三维曲线与一组(x,y,z)坐标相对应的点连接而成。
绘图格式为：p l o t3(X,Y,Z,'s')p l o t3(X1,Y1,Z1,'s1',X2,Y2,Z2,'s2',...)(1)X、Y、Z是同维向量时，则绘制以X、Y、Z元素为x、y、z 坐标的三维曲线；(2)X、Y、Z是同维矩阵时，则以X、Y、Z对应列元素为x、y、z坐标绘制多条曲线，曲线条数等于矩阵的列数；(3)(X1,Y1,Z1,'s1')与(X2,Y2,Z2,'s2')的结构与作用和(X,Y,Z,'s')相同，表示同一指令绘两组以上曲线；(4)s、s1、s2的意义与二维相同。
Matlab 三维立体绘图
– 請劃出其網狀圖形，並標示x座標、y座標以及給定的 點座標。 – 請劃出其曲面圖形，並標示x座標、y座標以及給定的 點座標。
8
4-1 基本立體繪圖指令
1 2 3 4
0 3 4 7
2 2 4 6
% 標示曲面高度
set(h, 'hori', 'center', 'vertical', 'bottom', 'color', 'r'); % 改變位置及顏色
5
3
1 4 4 8
4-1 基本立體繪圖指令
– 範例4-2 ：plotxyz002.m
8
8 7 6
6 4 4 4 4
– 範例4-5 ：plotxyz02.m surf 和 mesh 指令的用法類似
x = linspace(-2, 2, 25); y = linspace(-2, 2, 25); % 在 x 軸 [-2,2] 之間取 25 點 % 在 y 軸 [-2,2] 之間取 25 點
[xx,yy] = meshgrid(x, y);
2
Matrix Indexing Coordinate
• Conversion from matrix indexing to x-y coordinates
– Jx – Iy
1
j (= x)
2
1 2 3 4
0 3 4 7
2 2 4 6
3
1 4 4 8
(i, j) = (3, 2)
A(4,3)=8 A(3,2)=4
matlab三维绘图命令和演示
三维绘图2 基本XYZ立体绘图命令●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25x25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25x25的矩阵zz=xx.*exp(-xx.^2-yy.^2); % 计算函数值，zz也是25x25的矩阵surf(xx, yy, zz); % 画出立体曲面图●peaks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：要画出此函数的最快方法即是直接键入peaks：peaksz = 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)●我们亦可对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);●waterfall可在x方向或y方向产生水流效果：[x,y,z]=peaks;waterfall(x,y,z);●下列命令产生在y方向的水流效果：[x,y,z]=peaks;waterfall(x',y',z');●meshc同时画出网状图与等高线：[x,y,z]=peaks;meshc(x,y,z);●surfc同时画出曲面图与等高线：[x,y,z]=peaks;surfc(x,y,z);●contour3画出曲面在三度空间中的等高线：contour3(peaks, 20);●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：t=linspace(0,20*pi, 501);plot3(t.*sin(t), t.*cos(t), t);亦可同时画出两条三度空间中的曲线：t=linspace(0, 10*pi, 501);plot3(t.*sin(t), t.*cos(t), t, t.*sin(t), t.*cos(t), -t);三维绘图的主要功能：绘制三维线图绘制等高线图绘制伪彩色图绘制三维网线图绘制三维曲面图、柱面图和球面图绘制三维多面体并填充颜色（一）三维线图plot3 ——基本的三维图形指令调用格式：plot3(x,y,z) —— x,y,z是长度相同的向量plot3(X,Y,Z) —— X,Y,Z是维数相同的矩阵plot3(x,y,z,s) ——带开关量plot3(x1,y1,z1,’s1’,x2,y2,z2,’s2’,…)二维图形的所有基本特性对三维图形全都适用。
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Байду номын сангаас
• colormap( [R,G,B])—— 色图设定函数
• colormap 色图函数—— 色图设定函数
• colormap 色图函数(m)——产生m×3的色图矩阵
a 缺省64×3。
0
0
1
1
1
0
0
1
0
0
1
1
1
0
0
1
0.5
0.5
0.5
0
1
0.62
0.49
1
a
Blue(蓝色) 0 1 0 0 1 0 1 1 0.5 0 0.4
0.83
9
命令 hsv hot cool summer gray copper autumn winter spring bone pink flag jet prim
2、柱面图
语法：
cylinder (r,n)
%以母线向量r生成单位柱面，
默认n=20，r=[1,1]。
[x,y,z]= cylinder (r,n) %生成柱面的x,y,z数据矩阵,
利用suarf或mesh命令产生单位高度柱5 面。
四、立体图形与图轴的控制
1．网格的隐藏
语法：
hidden off hidden on
%显示被遮盖的网格 %隐藏被遮盖的网格
2．改变视角
语法： view([az,el])
%通过方位角和俯仰角改变视角
说明：az表示方位角(azimuth)，el表示俯仰角(elevation)
a
6
默认值：az=-37.5°，el=30°
a
7
五、色彩的控制
1．色图(colormap)
(1) RGB三元组
4.2 MATLAB的 三维图形绘制
一、绘制三维线图命令plot3
plot3是用来绘制三维曲线的，它的使用格式与二维 绘图的plot命令很相似。
语法：
plot3(x,y,z, 's') %绘制三维曲线
plot3(x1,y1,z1, 's1',x2,y2,z2, 's2',…)
%绘制多条三维曲线
说明：当x、y、z是同维向量时，则绘制以x、y、z元素为
坐标的三维曲线；当x、y、z是同维矩阵时，则绘制三维
曲线的条数等于矩阵的列数。s是指定线型、色彩、数据
点形的字符串。
a
1
二、绘制三维网格图和曲面图
1. meshgrid命令
为了绘制三维立体图形，MATLAB的方法是将x方向 划分为m份，将y方向划分为n份，meshgrid命令是以x、y 向量为基准，产生在x-y平面的各栅格点坐标值的矩阵。
• colorbar命令
以不同颜色来代表曲面的高度，垂直显示颜色标尺。
a
11
(2) 浓淡处理shading
表4.9 shading命 令 的 用 法
命 令 shadinginterp
shadingflat shadingfaceted
功 能 使 小 片 根 据 四 顶 点 的 颜 色 产 生 连 续 的 变 化 ， 或 根 据 网 线 的 线 段 两 端 产 生 连 续 的 变 化 ， 这 种 方 式 着 色 细 腻 但 最 费 时 。 小 片 或 整 段 网 线 的 颜 色 是 一 种 颜 色 。 在flat着 色 的 基 础 上 ， 同 时 在 小 片 交 接 的 边 勾 画 黑 色 ， 这 种 方 式 立 体 表 现 力 最 强 (默 认 方 式 )。
代表“X光片”的颜色对照表
代表粉红色对照表，粉红色线性浓淡色
代表“旗帜”的颜色对照表，红、白、蓝、黑交错色
HSV的变形，以蓝色开始和结束
代表三棱镜对照表，红、橘黄、黄、绿、蓝交错色
a
10
2．色图的显示和处理
(1) 色图的显示
• rgbplot命令
语法： rgbplot(map)
说明：map是表4.8中的各预定义色图函数，rgbplot命令 可画出以行数为自变量红、绿、蓝相对亮度分量的直线 图，反映R、G、B三色比重的变化。
【例】使用浓淡处理peaks函数曲面图。
(3) 亮度处理brighten
语法： brighten（a）
说明：当0<=a<=1时,色图加a 亮，当-1<=a<0时,色图变暗12。
4.3 MATLAB的特殊图形绘制
一、条形图
——条形图常用于对统计的数据进行作图，特别适用于 少量且离散的数据。
语法：
bar(x,y)
8
颜色
Black(黑) White(白) Red(红) Green(绿) Blue(蓝) Yellow(黄) Magenta(品红) Cyan(青) Gray(灰) Dark red(暗红) Copper(铜色) Aquamarine(碧绿)
表4.7 常用颜色的RGB成分
Red(红色)
RGB成分 Green(绿色)
说明：当只有参数z时，以z矩阵的行下标作为x坐标轴，把z
的列下标当作y坐标轴；x、y分别为x、y坐标轴的自变量；
当有x、y、z参数时，c是指定各点的用色矩阵，当c省略时
默认用色矩阵是z的数据。如果x、y、z、c四个参数都有，
则应该都是维数相同的矩阵。
a
3
3. 三维曲面图
语法：
surf (z)
%画三维曲面图
语法： [X,Y]＝meshgrid(x,y)
说明：X、Y是栅格点的坐标，为矩阵；x、y为向量。
例如，将x(1×m)向量和y(1×n)向量转换为(n×m)的矩阵：
a
2
2. 三维网格图
三维网格图是由一些四边形相互连接在一起所构成的 一种曲面。
语法：
mesh(z)
%画三维网线图
mesh(x,y,z,c)
表4.8 预定义色图的函数表
说明
HSV的颜色对照表(默认值)，以红色开始和结束
代表暖色对照表，黑、红、黄、白浓淡色
代表冷色对照表，青、品红浓淡色
代表夏天色对照表，绿、黄浓淡色
代表灰色对照表，灰色线性浓淡色
代表铜色对照表，铜色线性浓淡色
代表秋天颜色对照表，红、黄浓淡色
代表冬天色对照表，蓝、绿浓淡色
代表春天色对照表，青、黄浓淡色
surf (x,y, z,c)
说明：参数设置与mesh命令相同，c也可以省略。
4. 其它立体网线图和曲面图
meshc命令为立体网状图加等高线；meshz为立体网 状图加“围裙”。
a
4
三、绘制三维旋转体
1、球面图
语法： sphere (n) %产生单位球面，n为旋转圆周上的分 格线条数，默认n=20。 [x,y,z]=sphere (n) %生成三个(n+1)*(n+1 )阶的矩阵 利用surf或mesh命令产生单位球面。