MATLAB-三维绘图讲解
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默认的用色矩阵C=Z。 • 单宗量输入绘图时， • Z矩阵的列下标当作x轴坐标的“自变量”， • 把Z的行下标当作y轴坐标的“自变量”。
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例5.3-2用曲面图表现函数 z x2 y2
• clf • x=-4:4;y=x; • [X,Y]=meshgrid(x,y); • Z=X.^2+Y.^2; • surf(X,Y,Z); • colormap(hot) • hold on • stem3(X,Y,Z,'bo') • hold off • xlabel('x'),ylabel('y'),zlabel('z') • axis([-5,5,-5,5,0,inf]) • view([-84,21])
• plot3(X1,Y1,Z1,'s1',X2,Y2,Z2,'s2', ... )
用s1, s2 指定的点形线型色彩绘制 多类曲线
3
说明：
X、Y、Z为同维向量、 矩阵、 s的意义、 四元组之间没有约束关系
4
例5.3-1利用三维曲线的参数方程 绘制三维图形
• t=(0:0.02:2)*pi;%参数采样 • x=sin(t);y=cos(t);z=cos(2*t); • plot3(x,y,z,'b-',x,y,z,'bd') • view([-82,58]),box on • xlabel('x'),ylabel('y'),zlabel('z') • legend('链','宝石')
上次课内容回顾
MATLAB二维绘图 1. 离散函数和数据的可视化； 2. 二维曲线和图形 • plot基本调用格式、 • 衍生调用格式、 • 可控调用格式； 3. 坐标控制和图形标识（坐标轴、分格线、坐标
框、图形标识、精细控制） 4. 多次叠绘、双纵坐标和多子图； 5. 获取二维图形数据的指令ginput。
20
• 大多数计算机在一个8位的硬件查色表中一次可以 显示256种颜色，当然有些计算机的显示卡可以 同时显示更多的颜色。
• 这就意味着在不同的图中，一般一次可以用三或 四个64×3的颜色映象。如果使用了更多的颜色 映象输入项，计算机必须经常在它的硬件查色表 中调出输入项。比如，当在画MATLAB图形时背 景图案发生了变化，就是发生了这种情况。
值。
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（2）绘制曲面/网线图的基本指令
• surf(Z) 以Z矩阵列、行下标为轴自变量， 画曲面图。
• surf(X,Y,Z) 最常用的曲面图调用格式
• surf(X,Y,Z,C) 最完整调用格式，画由C 指定用色的曲面图。
• mesh(Z) 以Z矩阵列、行下标为轴自变 量，画网线图。
• mesh(X,Y,Z) 最常用的网线图调用格式
• mesh(X,Y,Z,C) 最完整调用格式，画由C
指定用色的网线图。
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说明
对于最完整调用格式 surf(X,Y,Z,C) 和mesh(X,Y,Z,C) ： • 四个输入宗量都是维数相同的矩阵； • X、Y是自变量“格点”矩阵； • Z是格点上的函数矩阵； • C是指定各点用色的矩阵。C可以空缺，空缺时，
色映象的技术或只使用颜色映象的一部分 的技术。 • 最后，讨论照明模型并提供例子。
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（1）颜色映像简介
• MATLAB有一个叫颜色映象的数据结构来 代表颜色值。
• 颜色映象定义为一个有三列和若干行的矩 阵。
• 利用0到1之间的数，矩阵的每一行都代表 了一种色彩。
• 任一行的数字都指定了一个RGB值，即红、 黄、蓝三种颜色的强度，形成一种特定的 颜色。
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3、颜色的使用
• 但是很多时候，一个简单的二维或三维图 形不能一次显示出想要提供的全部信息。
• 这时，颜色可以对图形提供一个附加的维 数。
• 许多绘图函数都可以接受一个可用的颜色 参量，来增加这附加的维数。
15
本小节以研究颜色映象开始： • 如何使用、显示、修改和如何创建用户自
己的颜色映象。 • 然后，阐述在一个图形窗口中仿真多个颜
17
简单颜色映像表
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预定的颜色映象 分别由十个MATLAB函数产生
19
• 上面所列的各个颜色映象产生一个64×3的 矩阵，指定了64种颜色RGB的描述。
• 这些函数都接受一个参量来指定所产生矩 阵的行数。比如hot(m)产生一个m×3的矩 阵，它包含的RGB颜色值的范围从黑经过 红、橘红和黄，到白。
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• 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。
1
3.3三维曲线和曲面
内容提要 1. 三维线图指令plot3； 2. 三维曲面/网线图； 3. 颜色的使用； 4. 曲面/网线图的精细修饰； 5. 透视、镂空和裁切 6. 高维可视化 7. 图形窗功能
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1. 三维线图指令plot3
• plot3(X,Y,Z,‘s’) （单参数三维曲线） 用s 指定的点形线型色彩绘制曲线
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单宗量输入时：
• clf • x=-4:4;y=x; • [X,Y]=meshgrid(x,y); • Z=X.^2+Y.^2; • surf(Z); • colormap(hot) • hold on • mesh(X,Y,Z) • hold off • xlabel('x'),ylabel('y'),zlabel('z') • view([-84,21])
• 所以，除非计算机有一次显示更多种颜色的显示 卡，最好任何一次所用的颜色映象输入项数都小 于256。
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（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wk.baidu.com入项的cool颜色映象。
• colormap default装入了缺省的颜色映象 （hsv）。
5
6
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
7
（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
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例5.3-2用曲面图表现函数 z x2 y2
• clf • x=-4:4;y=x; • [X,Y]=meshgrid(x,y); • Z=X.^2+Y.^2; • surf(X,Y,Z); • colormap(hot) • hold on • stem3(X,Y,Z,'bo') • hold off • xlabel('x'),ylabel('y'),zlabel('z') • axis([-5,5,-5,5,0,inf]) • view([-84,21])
• plot3(X1,Y1,Z1,'s1',X2,Y2,Z2,'s2', ... )
用s1, s2 指定的点形线型色彩绘制 多类曲线
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说明：
X、Y、Z为同维向量、 矩阵、 s的意义、 四元组之间没有约束关系
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例5.3-1利用三维曲线的参数方程 绘制三维图形
• t=(0:0.02:2)*pi;%参数采样 • x=sin(t);y=cos(t);z=cos(2*t); • plot3(x,y,z,'b-',x,y,z,'bd') • view([-82,58]),box on • xlabel('x'),ylabel('y'),zlabel('z') • legend('链','宝石')
上次课内容回顾
MATLAB二维绘图 1. 离散函数和数据的可视化； 2. 二维曲线和图形 • plot基本调用格式、 • 衍生调用格式、 • 可控调用格式； 3. 坐标控制和图形标识（坐标轴、分格线、坐标
框、图形标识、精细控制） 4. 多次叠绘、双纵坐标和多子图； 5. 获取二维图形数据的指令ginput。
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• 大多数计算机在一个8位的硬件查色表中一次可以 显示256种颜色，当然有些计算机的显示卡可以 同时显示更多的颜色。
• 这就意味着在不同的图中，一般一次可以用三或 四个64×3的颜色映象。如果使用了更多的颜色 映象输入项，计算机必须经常在它的硬件查色表 中调出输入项。比如，当在画MATLAB图形时背 景图案发生了变化，就是发生了这种情况。
值。
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（2）绘制曲面/网线图的基本指令
• surf(Z) 以Z矩阵列、行下标为轴自变量， 画曲面图。
• surf(X,Y,Z) 最常用的曲面图调用格式
• surf(X,Y,Z,C) 最完整调用格式，画由C 指定用色的曲面图。
• mesh(Z) 以Z矩阵列、行下标为轴自变 量，画网线图。
• mesh(X,Y,Z) 最常用的网线图调用格式
• mesh(X,Y,Z,C) 最完整调用格式，画由C
指定用色的网线图。
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说明
对于最完整调用格式 surf(X,Y,Z,C) 和mesh(X,Y,Z,C) ： • 四个输入宗量都是维数相同的矩阵； • X、Y是自变量“格点”矩阵； • Z是格点上的函数矩阵； • C是指定各点用色的矩阵。C可以空缺，空缺时，
色映象的技术或只使用颜色映象的一部分 的技术。 • 最后，讨论照明模型并提供例子。
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（1）颜色映像简介
• MATLAB有一个叫颜色映象的数据结构来 代表颜色值。
• 颜色映象定义为一个有三列和若干行的矩 阵。
• 利用0到1之间的数，矩阵的每一行都代表 了一种色彩。
• 任一行的数字都指定了一个RGB值，即红、 黄、蓝三种颜色的强度，形成一种特定的 颜色。
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3、颜色的使用
• 但是很多时候，一个简单的二维或三维图 形不能一次显示出想要提供的全部信息。
• 这时，颜色可以对图形提供一个附加的维 数。
• 许多绘图函数都可以接受一个可用的颜色 参量，来增加这附加的维数。
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本小节以研究颜色映象开始： • 如何使用、显示、修改和如何创建用户自
己的颜色映象。 • 然后，阐述在一个图形窗口中仿真多个颜
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简单颜色映像表
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预定的颜色映象 分别由十个MATLAB函数产生
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• 上面所列的各个颜色映象产生一个64×3的 矩阵，指定了64种颜色RGB的描述。
• 这些函数都接受一个参量来指定所产生矩 阵的行数。比如hot(m)产生一个m×3的矩 阵，它包含的RGB颜色值的范围从黑经过 红、橘红和黄，到白。
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• 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。
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3.3三维曲线和曲面
内容提要 1. 三维线图指令plot3； 2. 三维曲面/网线图； 3. 颜色的使用； 4. 曲面/网线图的精细修饰； 5. 透视、镂空和裁切 6. 高维可视化 7. 图形窗功能
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1. 三维线图指令plot3
• plot3(X,Y,Z,‘s’) （单参数三维曲线） 用s 指定的点形线型色彩绘制曲线
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单宗量输入时：
• clf • x=-4:4;y=x; • [X,Y]=meshgrid(x,y); • Z=X.^2+Y.^2; • surf(Z); • colormap(hot) • hold on • mesh(X,Y,Z) • hold off • xlabel('x'),ylabel('y'),zlabel('z') • view([-84,21])
• 所以，除非计算机有一次显示更多种颜色的显示 卡，最好任何一次所用的颜色映象输入项数都小 于256。
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（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wk.baidu.com入项的cool颜色映象。
• colormap default装入了缺省的颜色映象 （hsv）。
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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
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（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