《matlab三维绘图》PPT课件.ppt

MATLAB绘图 北京科技大学数学实验 北京科技大学数学实验 三维曲面绘图 三维曲线绘图 二 MATLAB三维曲线绘图 plot3 三维曲线绘制指令 北京科技大学数学实验 plot3的调用格式 plot3 X Y Z plot3 X Y Z String plot3 X1 Y1 Z1 String1 X2 Y2 Z2 String2 plot3与plot的用法相同 例 绘制三维曲线的图像 北京科技大学数学实验 t 0 pi 10 20 pi x t sin t y t cos t z t plot3 x y z 解 matlab命令为 meshgrid 生成网格矩阵 北京科技大学数学实验 三 MATLAB三维曲面绘图 调用格式 X Y meshgrid x y 生成小矩形顶点的坐标值矩阵 X Y meshgrid x 等价于 X Y meshgrid x x 例 x 1 2 3 y 1 2 3 4 X Y meshgrid x y X 123123123123Y 111222333444 北京科技大学数学实验 mesh 三维网格线绘图命令 北京科技大学数学实验 利用函数meshgrid生成格点矩阵后 再求出各格点对应的函数值 就可以利用三维网格命mesh画出空间网格曲面 mesh Z Z为n m矩阵 X Y坐标为元素的下标mesh X Y Z X Y Z分别为三维空间的坐标 例 x 1 2 3 y 1 2 3 4 X Y meshgrid x y X 123Y 111123222123333123444Z ones size X mesh X Y Z 北京科技大学数学实验 例 x 1 1 3 y 1 1 4 X Y meshgrid x y Z ones size X mesh X Y Z 北京科技大学数学实验 surf 绘制三维表面图 北京科技大学数学实验 与三维网格图的区别 网格图 线条有颜色 空挡没有颜色曲面图 线条是黑色 空挡有颜色 把线条之间的空挡填充颜色 沿z轴按每一网格变化 解 matlab命令为 t 2 0 1 2 x y meshgrid t z x exp x 2 y 2 subplot 1 2 1 mesh x y z title 网格图 subplot 1 2 2 surf x y z title 曲面图 北京科技大学数学实验 例 绘制函数的图像 比较指令mesh和surf 北京科技大学数学实验 例用平行截面法讨论由方程构成的马鞍面形状 解 Matlab命令为 t 10 0 1 10 x y meshgrid t z1 x 2 2 y 2 eps subplot 1 3 1 mesh x y z1 title 马鞍面 a input a 50 a 50 z2 a ones size x subplot 1 3 2 mesh x y z2 title 平面 r0 abs z1 z2 1 zz r0 z2 yy r0 y xx r0 x subplot 1 3 3 plot3 xx r0 0 yy r0 0 zz r0 0 x title 交线 北京科技大学数学实验 北京科技大学数学实验 马鞍面 平面及交线 三维图形的控制命令 视角控制命令view view az el 设置查看三维图的视点 az为水平方位角 从y轴负方向开始 逆时针旋转为正 el为垂直方位角 以向z轴方向旋转为正 三维默认视角为az 37 5 el 30 view x y z 笛卡尔坐标系下的视角 忽略向量的幅值 旋转控制命令rotate rotate h direction alpha orgin 将图形绕方向旋转一个角度h 表示被旋转的对象direction 方向轴 可用球坐标 theta phi 或直角坐标 x y z alpha 按右手法旋转的角度orgin 支点 例4 34利用rotate函数 从不同角度查看函数 t 2 1 2 x y meshgrid t z x exp x 2 y 2 subplot 121 mesh x y z subplot 122 h mesh x y z 返回图形对象的句柄rotate h 2 2 0 30 2 2 0 rotate3d动态旋转命令 可以让用户使用鼠标来旋转视角 subplot 121 surf ones 10 10 subplot 122 h surf ones 10 10 rotate h 001 45 100 fori 1 45subplot 122 h surf ones 10 10 rotate h 001 i 100 end 背景颜色控制命令colordef colordefwhite将图形的背景颜色设置为白色colordefblackcolordefnone将图形背景和图形窗口的颜色设置为默认的颜色colordef fig color option 将图形句柄fig图形的背景设置为color option指定的颜色 见P70例4 36 图形颜色控制命令colormap colormap R G B 用单色绘图 R G B 代表一个配色方案 取值在 0 1 之间 通过对R G B大小的设置 可以调制出不同的颜色 p71表4 5 colormap CM CM为色图矩阵 色图为m 3的矩阵 Matlab预定义了一些色图矩阵的值 表4 6为常用的色图矩阵 z peaks 20 CM cool CM hot pink 用两个已知的色图构成新的色图surf z colormap CM colorbar 显示色度条 图形着色控制命令shading shadingflat使用平滑方式着色 网格图的某条线段或曲面图中的某整个贴片都是一种颜色 该颜色取值线段的两端或者该贴片4个顶点中下标最小那点的颜色 shadinginterp使用插值的方式为图形着色 网格图线段 或者曲面图贴片上各点的颜色由该线段两端或该贴片4个顶点的颜色线性插值所得 shadingfaceted以平面为单位进行着色 在flat用色基础上 在贴片的四周勾出黑色网线 subplot 131 surf peaks 40 subplot 132 surf peaks 40 shadingflatsubplot 133 surf peaks 40 shadinginterp 透视控制命令hidden hiddenon消隐被遮挡的图形hiddenoff透视被遮挡的图形 Matlab在绘制三维网线图和曲面图时 一般进行消隐处理 为得到透视效果 用以下命令 x0 y0 z0 sphere 30 X 2 x0 Y 2 y0 Z 2 z0 surf x0 y0 z0 画里面的小球shadinginterp 使用插值的方式进行着色holdon mesh X Y Z colormap hot holdoffhiddenoff 透视外面大球看到里面小球axisequal axisoff 坐标轴三个方向上刻度增量相同 并消隐坐标轴 光照控制命令light light propertyname propertyvalue 创建光源并设置其属性handle light 返回所创建光源的句柄 Matlab提供了许多函数在图形中进行对光源的定位并改变光照对象的特征 见P73表4 7 其中light函数用于设置光源 z peaks 50 subplot 121 surf z subplot 122 surf z light position 20 20 5 对象和句柄 MATLAB把构成图形的各个基本要素称为图形对象 包括图形窗口 坐标轴 线条 曲面 文本和其它对象 每一个对象都有一个数字来标识 叫做句柄 当每次创建一个对象时 MATLAB就为它建立一个唯一的句柄 作业 P795 7 8 9