Matlab绘制三维图形
 三维曲线
plot3函数与plot函数用法十分相似，其调用格式为：
plot3（x1,y1，z1，选项1，x2，y2,z2,选项2,…,xn,yn，zn,选项n）
其中每一组x，y，z组成一组曲线的坐标参数,选项的定义和plot函数相同.当x，y,z是同维向量时，则x，y，z 对应元素构成一条三维曲线.当x,y，z是同维矩阵时，则以x，y,z对应列元素绘制三维曲线,曲线条数等于矩阵列数.
 例 绘制三维曲线。
程序如下：
t=0:pi/100:20＊pi；
x=sin（t）；
y=cos（t)；
z=t。＊sin（t).*cos（t)；
plot3（x，y，z）；
title(’Line in 3—D Space’)；
xlabel（’X’）;ylabel（’Y’）;zlabel（'Z'）;
 三维曲面
1．产生三维数据
在MATLAB中，利用meshgrid函数产生平面区域内的网格坐标矩阵.其格式为：
x=a:d1:b； y=c:d2：d;
［X,Y]=meshgrid（x,y);
语句执行后，矩阵X的每一行都是向量x，行数等于向量y的元素的个数，矩阵Y的每一列都是向量y，列数等于向量x的元素的个数。
2．绘制三维曲面的函数
surf函数和mesh函数的调用格式为：
mesh（x,y,z,c）：画网格曲面,将数据点在空间中描出,并连成网格。 
surf（x，y,z,c)：画完整曲面，将数据点所表示曲面画出。
一般情况下,x,y，z是维数相同的矩阵。x，y是网格坐标矩阵,z是网格点上的高度矩阵，c用于指定在不同高度下的颜范围。
 例 绘制三维曲面图z=sin(x+sin（y))-x/10。
程序如下：
 [x，y］=meshgrid（0:0。25：4＊pi); %在[0，4pi］×［0,4pi］区域生成网格坐标
 z=sin(x+sin(y)）—x/10；
 mesh(x，y,z);
 axis（［0 4＊pi 0 4＊pi -2。5 1］)；
此外,还有带等高线的三维网格曲面函数meshc和带底座的三维网格曲面函数meshz。其用法与mesh类似，不同的是meshc还在xy平面上绘制曲面在z轴方向的等高线，meshz还在xy平面上绘制曲面的底座。
 例 在xy平面内选择区域[-8,8］×[-8,8]，绘制4种三维曲面图。
程序如下：
[x,y]=meshgrid(—8:0。5：8)；
z=sin(sqrt(x。^2+y。^2)）。/sqrt（x.^2+y。^2+eps)；
subplot（2,2,1）；
mesh(x,y，z）;
title（'mesh（x,y,z）’）
subplot(2，2，2)；
meshc（x,y,z)；
title(’meshc(x,y,z)’）
subplot（2，2，3）；
meshz(x，y,z)
title(’meshz（x,y,z）’)
subplot（2,2，4);
surf(x，y,z)；
title（’surf(x,y,z）'）
3．标准三维曲面
sphere函数的调用格式为：
[x，y，z]=sphere(n）：generates three （N+1）-by-(N+1） matrices so that SURF(X,Y，Z) produces a unit sphere。
cylinder函数的调用格式为：
［x，y，z]= cylinder（R,n），其中r为圆周半径，n为组成圆周的点数。
MATLAB还有一个peaks 函数,称为多峰函数，常用于三维曲面的演示。
 例 绘制标准三维曲面图形。
程序如下：
t=0：pi/20:2*pi;
[x,y，z]= cylinder（2+sin(t），30);
subplot（2，2,1）;
surf(x，y，z)；
subplot(2，2，2）;
[x，y，z］=sphere;
surf(x，y,z);
subplot(2，1，2）；
[x,y,z]=peaks(30）；
surf(x，y,z)；

 其他三维图形
在介绍二维图形时,曾提到条形图、杆图、饼图和填充图等特殊图形，它们还可以以三维形式出现，使用的函数分别是bar3、stem3、pie3 和fill3。
bar3函数绘制三维条形图，常用格式为：
bar3(y）
bar3（x,y)
stem3函数绘制离散序列数据的三维杆图，常用格式为：
stem3(z）
stem3（x，y，z)
pie3函数绘制三维饼图，常用格式为：
pie3(x)
fill3函数等效于三维函数fill，可在三维空间内绘制出填充过的多边形,常用格式为:
用subplot函数fill3(x，y,z,c）
 例 绘制三维图形：
(1） 绘制魔方阵的三维条形图。
（2） 以三维杆图形式绘制曲线y=2sin(x）。
(3) 已知x=［2347，1827,2043,3025］，绘制饼图。
(4) 用随机的顶点坐标值画出五个黄三角形。
程序如下:
subplot(2,2,1）;
bar3(magic(4))
subplot（2,2，2)；
y=2*sin（0:pi/10：2＊pi）;
stem3(y）;
subplot（2，2,3);
pie3([2347,1827,2043,3025]);
subplot（2，2，4)；
fill3(rand(3,5)，rand(3,5）,rand(3，5), 'y' )
 例 绘制多峰函数的瀑布图和等高线图。
程序如下：
subplot(1,2，1)；
［X，Y,Z］=peaks(30);
waterfall（X，Y,Z)
xlabel（'X—axis’)，ylabel('Y—axis’），zlabel('Z-axis’)；
subplot(1,2,2）;
contour3（X,Y,Z,12,'k’)； ％其中12代表高度的等级数
xlabel(’X-axis’),ylabel（'Y—axis’），zlabel(’Z—axis');
 图形修饰处理
 视点处理
MATLAB提供了设置视点的函数view，其调用格式为：
view（az,el)
其中az为方位角,el为仰角，它们均以度为单位。系统缺省的视点定义为方位角-37.5°,仰角30°.
例 从不同视点绘制多峰函数曲面。
 程序如下:
 subplot(2,2，1）;mesh（peaks）;
 view(-37.5，30）； %指定子图1的视点
 title（'azimuth=—37。5，elevation=30')
 subplot(2,2，2）;mesh(peaks)；
 view（0,90）; ％指定子图2的视点
 title(’azimuth=0,elevation=90’)
 subplot（2，2,3);mesh（peaks)；
 view(90，0）； ％指定子图3的视点
 title（'azimuth=90，elevation=0’）
 subplot（2，2，4);mesh(peaks);
 view(—7，-10）； %指定子图4的视点
 title（’azimuth=—7，elevation=—10')
 彩处理
1．颜的向量表示
MATLAB除用字符表示颜外，还可以用含有3个元素的向量表示颜。向量元素在[0,1］范围取值，3个元素分别表示红、绿、蓝3种颜的相对亮度，称为RGB三元组。
2．图
图（Color map)是MATLAB系统引入的概念。在MATLAB中，每个图形窗口只能有一个图。图是m×3 的数值矩阵,它的每一行是RGB三元组。图矩阵可以人为地生成，也可以调用MATLAB提供的函数来定义图矩阵。
3．三维表面图形的着
三维表面图实际上就是在网格图的每一个网格片上涂上颜.surf函数用缺省的着方式对网格片着。除此之外，还可以用shading命令来改变着方式.
shading faceted命令将每个网格片用其高度对应的颜进行着，但网格线仍保留着，其shading flat命令将每个网格片用同一个颜进行着,且网格线也用相应的颜,从而使得图形表面显得更加光滑。
shading interp命令在网格片内采用颜插值处理，得出的表面图显得最光滑。
颜是黑.这是系统的缺省着方式
 例 3种图形着方式的效果展示.
程序如下:
[x,y,z］=sphere(20）；
colormap（copper)；
subplot（1，3，1)；
surf(x，y，z);
axis equal
subplot（1,3，2）；
surf(x，y,z);shading flat;
axis equal
subplot(1,3，3）；
surf(x,y，z)；shading interp；
axis equal
 光照处理
MATLAB提供了灯光设置的函数，其调用格式为:
light（’Color’,选项1，’Style'，选项2，'Position',选项3)
 光照处理后的球面.
程序如下：
[x,y,z］=sphere（20）；
subplot(1,2，1)；
surf(x，y，z)；axis equal；
light（'Posi'，[0,1，1]);
shading interp；
hold on；
plot3(0,1,1,'p’）；text(0,1,1,’ light'）;
subplot(1,2,2);
surf(x,y,z);axis equal；
light（’Posi'，［1，0，1]）;
shading interp；
hold on；
plot3(1,0,1,'p'）；text(1，0,1,’ light’);
 图形的裁剪处理
例4-22 绘制三维曲面图，并进行插值着处理，裁掉图中x和y都小于0部分。
程序如下：
［x，y］=meshgrid(-5:0。1:5);
z=cos(x）.*cos（y)。＊exp(-sqrt(x.^2+y.^2）/4）；
surf(x，y，z）；shading interp;
pause ％程序暂停
i=find（x〈=0＆y〈=0);
z1=z；z1(i)=NaN；
surf(x,y,z1）；shading interp；
为了展示裁剪效果，第一个曲面绘制完成后暂停，然后显示裁剪后的曲面.
 图像处理与动画制作
图像处理
1．imread和imwrite函数
imread和imwrite函数分别用于将图像文件读入MATLAB工作空间，以及将图像数据和图
数据一起写入一定格式的图像文件.MATLAB支持多种图像文件格式，如。bmp、。jpg、.jpeg、。tif等.
2．image和imagesc函数
这两个函数用于图像显示。为了保证图像的显示效果，一般还应使用colormap函数设置图像图。
例5—23 有一图像文件flower。jpg，在图形窗口显示该图像。
程序如下：
［x,cmap］=imread（'flower.jpg'）; ％读取图像的数据阵和图阵
image(x)；colormap（cmap）；
axis image off ％保持宽高比并取消坐标轴
 动画制作
MATLAB提供getframe、moviein和movie函数进行动画制作。
1．getframe函数
getframe函数可截取一幅画面信息（称为动画中的一帧），一幅画面信息形成一个很大的列向量。显然，保存n幅图面就需一个大矩阵。
2．moviein函数
moviein（n）函数用来建立一个足够大的n列矩阵.该矩阵用来保存n幅画面的数据，以备播放。之所以要事先建立一个大矩阵,是为了提高程序运行速度。
3．movie函数
movie(m,n）函数播放由矩阵m所定义的画面n次，缺省时播放一次。
例 绘制了peaks函数曲面并且将它绕z轴旋转。
程序如下
[X，Y，Z]=peaks（30）；
surf（X,Y,Z）
axis（［-3，3，—3，3,—10，10]）
axis off;
shading interp;
colormap（hot）;
m=moviein(20）； %建立一个20列大矩阵
for i=1:20
view(-37.5+24＊（i—1）,30) ％改变视点
m(:，i）=getframe； ％将图形保存到m矩阵
end
movie(m,2); %播放画面2次

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