matlab 3D绘图详解

时间：2016-03-30 12:59:45 阅读：354 评论：0 收藏：0 [点我收藏+]

<pre code_snippet_id="1628801" snippet_file_name="blog_20160330_1_8408168" name="code" class="cpp">

1、三维曲线： plot3()

→plot3(X1,Y1,Z1,...)

→plot3(X1,Y1,Z1,LineSpec,...)

→plot3(...,‘PropertyName‘,PropertyValue,...)

→h = plot3(...)

plot3( )的用法与plot( )类似，只是多了一个 Z 数组。举例：

<span style="font-size:18px;">>> t=[0:0.2:10*pi];
>> x=2*t; 
>> y=sin(t); 
>> z=cos(t);
>> plot3(x,y,z,'bo');
>> hold on
>> plot3(x,y,z,'r-','LineWidth',2);</span>

用plot3( )同时绘制多条3d曲线

当X，Y，Z为同维的二维数组，plot3( )将 X 、Y、Z 相应的列相组合，绘制多条3d曲线。

2、二维数据网格： meshgrid( )

[X,Y] = meshgrid(x,y) 由向量 x 和 y 生成二维数组X和Y，用来计算二元函数 f(x,y)的值Z = f(X,Y)。二维数组X，Y，Z可用来绘制三维曲线、三维网格图、三维曲面图等。输出数组 X 中的行向量相当于向量 x ，输出数组 Y 中的列向量相当于向量 y 。[X,Y] = meshgrid(x) 等价于[X,Y] = meshgrid(x,x)。

实质：

<span style="font-size:18px;">x =  -4:0.5:4;
y = ( 4:-0.5:-4 )';

X = repmat(x,length(y),1);
Y = repmat(y,1,length(x));</span>

3、三维网格图: mesh( ) / meshc( ) / meshz( )

→mesh(X,Y,Z)：绘制由数组 X,Y,Z 所确定的曲面的网格图

X,Y,Z 都为二维数组时，要求它们的维数相同。X,Y 也可以是向量，但 Z 必须为二维数组， [m,n] = size(Z)，此时必须满足：length(X) = n 且 length(Y) = m。

→mesh(Z)：相当于X = 1:n ，Y = 1:m，其中 [m,n] = size(Z)

→mesh(...,C)：二维数组C确定网格颜色，省略C时相当于 C=Z

→mesh(...,‘PropertyName‘,PropertyValue,...)：设置属性值

→mesh(axes_handles,...) ：在指定的坐标轴绘图

→h = mesh(...)：返回句柄

举例：

<span style="font-size:18px;">>>  x =  -4:0.2:4;
>>  [X,Y] = meshgrid(x);
>>  Z = sin(sqrt(X.^2+Y.^2));
>>  h = mesh(X,Y,Z);
>>  c1 = get(h,'FaceColor');</span>

默认情况下每个四边形区域填充的是白色，因此c1的值 [1,1,1]

<span style="font-size:18px;">>> hidden off;
>> c2 = get(h,'FaceColor');</span>

hidden off命令是使每个四边形区域不填充任何颜色，是空的，可以看到后面的图线。因此c2的值为 none

meshc(X,Y,Z)

调用方式与 mesh 相同，在 mesh 基础上增加等高线

举例：

<span style="font-size:18px;">>> x =  -10:0.5:10 ;
>> [X,Y] = meshgrid(x);
>> r = sqrt(X.^2+Y.^2)+eps;
>> Z = sin(r)./r;
>> meshc(X,Y,Z);</span>

→meshz(X,Y,Z)

调用方式与 mesh 相同，在 mesh 基础上屏蔽边界面

4、三维表面图: surf( ) / surfc( )

绘制由矩阵 X,Y,Z 所确定的表面图，参数含义同 mesh

→surf(Z) ：相当于X = 1:n ，Y = 1:m，其中 [m,n] = size(Z)

→surf(Z,C) ：二维数组C确定网格颜色，省略C时相当于 C=Z

→surf(X,Y,Z) ：绘制由数组 X,Y,Z 所确定的曲面图

→surf(X,Y,Z,C) ：

→surf(...,‘PropertyName‘,PropertyValue) ：设置属性值

→surf(axes_handles,...)：在指定的坐标轴绘图

→h = surf(...) ：返回句柄

举例：

<span style="font-size:18px;">>> x =  -10:0.5:10 ;
>> [X,Y] = meshgrid(x);
>> r = sqrt(X.^2+Y.^2)+eps;
>> Z = sin(r)./r;
>> surf(X,Y,Z);</span>

→surfc(X,Y,Z)

调用方式与 surf 相同，在 surf 基础上增加等高线

mesh( ) / surf( )的一些常用属性

属性名称	意义	取值
EdgeColor	网格线颜色	{ColorSpec} \| none \| flat \| interp
FaceColor	四边形网格的填充颜色	ColorSpec \| none \| {flat} \| interp \| texturemap
LineStyle	网格线线型	{-} \| -- \| : \| -. \| none
LineWidth	网格线线宽
Marker	标记点形状	none \| + \| o \| * \| . \| x \| s \| d \| p \| h …..
MarkerEdgeColor	标记点边界颜色	none \| {auto} \| flat \| ColorSpec
MarkerFaceColor	闭合的标记点填充颜色	{none} \| auto \| flat \| ColorSpec
MarkerSize	标记点大小	size in points
MeshStyle	网格类型	{both} \| row \| column

例：mesh() / surf( )属性设置

<span style="font-size:18px;">>> x =  -10:0.5:10 ;
>> [X,Y] = meshgrid(x);
>> r = sqrt(X.^2+Y.^2)+eps;
>> Z = sin(r)./r;
>> h = mesh(X,Y,Z,'EdgeColor','black');
>> set(h,'FaceColor','r');
>> set(h,'LineWidth',2);</span>

<span style="font-size:18px;">>> x =  -10:0.5:10 ;
>> [X,Y] = meshgrid(x);
>> r = sqrt(X.^2+Y.^2)+eps;
>> Z = sin(r)./r;
>> surf(X,Y,Z,'EdgeColor','none');</span>

5、利用surf( )绘制一些常见的三维表面图

mesh()/surf()绘制三维曲面的方法：

(1)先根据X,Y,Z数组确定网格点

(2)用网格线连接在同一行中的网格点

(3)用网格线连接在同一列中的网格点

(4)用颜色数组C确定网格线（面）的颜色

用surf( )绘制四边形平面

绘图思路：

把四个顶点分成"2行2列"，将相应的坐标放进X,Y,Z数组即可绘图。同理，对 2n 边形，可将 2n个顶点分成 "2行n列 "或" n行2列 "进行处理。对凹多边形，这样处理可能会出错。

举例

<span style="font-size:18px;">>> clc;
>> clear all;
>> close all;
>> A = [1;0;2];
>> B = [3;0;3];
>> C = [1;0;0];
>> D = [3;0;0];

>> P = [A,B;C,D];
 
>> X = P([1,4],:);
>> Y = P([2,5],:);
>> Z = P([3,6],:);
>> h = surf(X,Y,Z);
>> set(h,'FaceColor','b');
>> axis([0,4,-1,1,0,4]);</span>

用surf( )绘制三角形平面

绘图思路：

想象一下，有两个A点，只不过它们完全重合，这样就有四个顶点了，可以分成"2行2列"，将相应的坐标放进X，Y，Z数组即可绘图。选取合适的顶点，这个想法对任意多边形都可以。

例：绘制一个长方体表面图（共六个面）

<span style="font-size:18px;">>> L = rand(1);
>> W = rand(1);
>> H = rand(1);
>> A = rand(3,1);
>> B = A + [L;0;0];
>> C = B + [0;W;0];
>> D = A + [0;W;0];
>> r1 = repmat(A,1,5);
>> r2 = [A,B,C,D,A];
>> r3 = r2 + repmat([0;0;H],1,5);
>> r4 = repmat(r3(:,1),1,5);
>> P=[r1;r2;r3;r4];
>> X = P(1:3:end,:);
>> Y = P(2:3:end,:);
>> Z = P(3:3:end,:);
>> surf(X,Y,Z,'FaceColor','b','EdgeColor','none')
>> axis vis3d
>> hold on
>> x = X(2:3,:);   % x,y,z用来绘制线框
>> y = Y(2:3,:);
>> z = Z(2:3,:);
>> plot3(x,y,z,'r','LineWidth',3);
>> plot3(x',y',z','r','LineWidth',3);</span>

用surf( )绘制平行于XOY平面的正多边形平面

一些特殊图形的绘制

<span style="font-size:18px;">>> z1 = 0 %底面所在的平面 >> z2 = 2 ; %顶面面所在的平面 >> M = 20 ; % 纬线数目 >> N = 20; % 经线数目 >> t = linspace(0,2pi,N); >> s = linspace(0,2pi, M)'; >> r = (2 + sin(s)); >> h = linspace(z1,z2, M)'; >> X = rcos(t); >> Y = rsin(t); >> Z = h*ones(size(t)); >> surf(X,Y,Z);</span>
<span style="font-size:18px;">>> z1 = 0 %底面所在的平面 >> z2 = 2 ; %顶面面所在的平面 >> M = 20 ; % 纬线数目 >> N = 20; % 经线数目 >> t = linspace(0,2pi,N); >> s = linspace(0,2pi, M)'; >> r = (2 + sin(s)); >> h = linspace(z1,z2, M)'; >> [T,R] = meshgrid(t,r); >> [T,H] = meshgrid(t,h); >> X = R.cos(T); >> Y = R.sin(T); >> Z = H; >> surf(X,Y,Z);</span>
<span style="font-size:18px;">>> z1 = 0 %底面所在的平面 >> z2 = 2 ; %顶面面所在的平面 >> M = 20 ; % 纬线数目 >> N = 20; % 经线数目 >> t = linspace(0,2pi,N); >> s = linspace(0,2pi, M)'; >> r = (2 + cos(s)); >> h = linspace(z1,z2, M)'; >> X = rcos(t); >> Y = rsin(t); >> Z = h*ones(size(t)); >> surf(X,Y,Z);</span>
<span style="font-size:18px;">>> z1 = 0 %底面所在的平面 >> z2 = 2 ; %顶面面所在的平面 >> M = 20 ; % 纬线数目 >> N = 20; % 经线数目 >> t = linspace(0,2pi,N); >> s = linspace(0,2pi, M)'; >> r =sin(s)./(s+eps); >> h = linspace(z1,z2, M)'; >> X = rcos(t); >> Y = rsin(t); >> Z = h*ones(size(t)); >> surf(X,Y,Z);</span>
<span style="font-size:18px;">>> r = 2; %球半径 >> r = 2; %球半径 >> N = 30; %纬线数 >> phi = 0:2pi/M:2pi ; >> theta = linspace(0,pi,N)'; >> X = rsin(theta)cos(phi); >> Y = rsin(theta)sin(phi); >> Z = rcos(theta)ones(size(phi)); >> surf(X,Y,Z); >> axis square;</span>
<span style="font-size:18px;">>> r = 2; >> theta = linspace(0,pi,20); >> phi = linspace(0,2pi,21); >> [T,P]=meshgrid(theta,phi); >> X = r.sin(T).cos(P); >> Y = r.sin(T).sin(P); >> Z = r.cos(T); >> surf(X,Y,Z); >> axis square;</span>

Matlab提供的绘制柱面的函数cylinder

→[X,Y,Z]=cylinder 返回一半径为1、高度为1的圆柱面的x-，y-，z-轴的坐标值，圆柱面的圆周有20个距离相同的点。

→[X,Y,Z]=cylinder(r) 返回一半径为r、高度为1的柱面的x-，y-，z-轴的坐标值，柱面的圆周有20个距离相同的点。

→[X,Y,Z]=cylinder(r,n) 返回一半径为r、高度为1的柱面的x-，y-，z-轴的坐标值，圆柱面的圆周有指定的n个距离相同的点

→cylinder(...) 画出柱面。

<span style="font-size:18px;">>> t = 0:pi/10:2*pi;
>> [X,Y,Z] = cylinder(2+cos(t));
>> surf(X,Y,Z);
>> axis square</span>

Matlab提供的绘制球面的函数sphere

→sphere 生成三维直角坐标系中的单位球体。该单位球体有20*20个面。

→sphere(n) 在当前坐标系中画出有 n*n 个面的球体

→[X,Y,Z] = sphere(n)

返回三个阶数为(n+1)*(n+1)的直角坐标系中的二维坐标数组阵。该命令没有画图，只是返回矩阵。用户可以用命令surf(X，Y，Z)或mesh(X，Y，Z)画出单位球体球体也可以直接用sphere(n)直接画出球体

<span style="font-size:18px;">>> sphere;
>> axis equal</span>

Matlab提供的绘制椭球面的函数ellipsoid

→[x,y,z] = ellipsoid(xc,yc,zc, a,b,c,n)

返回绘图数据，x，y，z均为(n+1)×(n+1)的二维数组

→[x,y,z] = ellipsoid(xc,yc,zc,a,b,c)

返回绘图数据，n = 20

→ellipsoid(axes_handle,...)在指定坐标轴画出椭球面

→ellipsoid(...) 画出椭球面

<span style="font-size:18px;">>> [x, y, z] = ellipsoid(0,0,0,3,2,1,30);
>> surf(x, y, z);
>> axis equal</span>

matlab 3D绘图详解

原文：http://blog.csdn.net/shenziheng1/article/details/51012938

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<span style="font-size:18px;">>> z1 = 0 %底面所在的平面 >> z2 = 2 ; %顶面面所在的平面 >> M = 20 ; % 纬线数目 >> N = 20; % 经线数目 >> t = linspace(0,2pi,N); >> s = linspace(0,2pi, M)'; >> r = (2 + sin(s)); >> h = linspace(z1,z2, M)'; >> X = rcos(t); >> Y = rsin(t); >> Z = h*ones(size(t)); >> surf(X,Y,Z);</span>
<span style="font-size:18px;">>> z1 = 0 %底面所在的平面 >> z2 = 2 ; %顶面面所在的平面 >> M = 20 ; % 纬线数目 >> N = 20; % 经线数目 >> t = linspace(0,2pi,N); >> s = linspace(0,2pi, M)'; >> r = (2 + sin(s)); >> h = linspace(z1,z2, M)'; >> [T,R] = meshgrid(t,r); >> [T,H] = meshgrid(t,h); >> X = R.cos(T); >> Y = R.sin(T); >> Z = H; >> surf(X,Y,Z);</span>
<span style="font-size:18px;">>> z1 = 0 %底面所在的平面 >> z2 = 2 ; %顶面面所在的平面 >> M = 20 ; % 纬线数目 >> N = 20; % 经线数目 >> t = linspace(0,2pi,N); >> s = linspace(0,2pi, M)'; >> r = (2 + cos(s)); >> h = linspace(z1,z2, M)'; >> X = rcos(t); >> Y = rsin(t); >> Z = h*ones(size(t)); >> surf(X,Y,Z);</span>
<span style="font-size:18px;">>> z1 = 0 %底面所在的平面 >> z2 = 2 ; %顶面面所在的平面 >> M = 20 ; % 纬线数目 >> N = 20; % 经线数目 >> t = linspace(0,2pi,N); >> s = linspace(0,2pi, M)'; >> r =sin(s)./(s+eps); >> h = linspace(z1,z2, M)'; >> X = rcos(t); >> Y = rsin(t); >> Z = h*ones(size(t)); >> surf(X,Y,Z);</span>
<span style="font-size:18px;">>> r = 2; %球半径 >> r = 2; %球半径 >> N = 30; %纬线数 >> phi = 0:2pi/M:2pi ; >> theta = linspace(0,pi,N)'; >> X = rsin(theta)cos(phi); >> Y = rsin(theta)sin(phi); >> Z = rcos(theta)ones(size(phi)); >> surf(X,Y,Z); >> axis square;</span>
<span style="font-size:18px;">>> r = 2; >> theta = linspace(0,pi,20); >> phi = linspace(0,2pi,21); >> [T,P]=meshgrid(theta,phi); >> X = r.sin(T).cos(P); >> Y = r.sin(T).sin(P); >> Z = r.cos(T); >> surf(X,Y,Z); >> axis square;</span>