Matlab中插值函数汇总和使用说明

Matlab中插值函数汇总和使用说明

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/blog/article.asp?id=28904

已知向量x,y,通过x,y求出向量xi的插值的值

1、分段线性插值

yi=interp1(x,y,xi)或

yi=interp1(x,y,'linear')

2、多项式插值

多项式为y=p(1)*x+p(2)*x^2+...+p(n)*x^n,则可以用

p=polyfit(x,y,n)，（n是多项式的最高次数）求出系数向量p,

然后用y=polyval(p,xi)求出向量xi的函数值y

3、三次样条插值

yi=interp1(x,y,xi,'spline')

或yi=spline(x,y,xi)

或pp=interp1(x,y,'spline','pp')，然后pp=spline(x,y)-->yi=ppval(pp,xi)

4、分段三次埃尔米特

yi=interp1(x,y,xi,'pchip')

或yi=pchip(x,y,xi)

或pp=interp1(x,y,'pchip','pp') pp=pchip(x,y)-->yi=pppval(pp.xi)

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命令1 interp1

功能一维数据插值（表格查找）。该命令对数据点之间计算内插值。它找出一元函数f(x)在中间点的数值。其中函数f(x)由所给数据决定。

x：原始数据点

Y：原始数据点

xi：插值点

Yi：插值点

格式

(1)yi = interp1(x,Y,xi)

返回插值向量yi，每一元素对应于参量xi，同时由向量x 与Y 的内插值决定。参量x 指定数据Y 的点。

若Y 为一矩阵，则按Y 的每列计算。yi 是阶数为length(xi)*size(Y,2)的输出矩阵。

(2)yi = interp1(Y,xi)

假定x=1:N，其中N 为向量Y 的长度，或者为矩阵Y 的行数。

(3)yi = interp1(x,Y,xi,method)

用指定的算法计算插值：

’nearest’：最近邻点插值，直接完成计算；

’linear’：线性插值（缺省方式），直接完成计算；

’spline’：三次样条函数插值。对于该方法，命令interp1 调用函数spline、ppval、mkpp、umkpp。这些命令生成一系列用于分段多项式操作的函数。命令spline 用它们执行三次样条函数插值；

’pchip’：分段三次Hermite 插值。对于该方法，命令interp1 调用函数pchip，用于对向量x 与y 执行分段三次内插值。该方法保留单调性与数据的外形；

’cubic’：与’pchip’操作相同；

’v5cubic’：在MATLAB 5.0 中的三次插值。

对于超出x 范围的xi 的分量，使用方法’nearest’、’linear’、’v5cubic’的插值算法，相应地将返回NaN。对其他的方法，interp1 将对超出的分量执行外插值算法。

(4)yi = interp1(x,Y,xi,method,'extrap')

对于超出x 范围的xi 中的分量将执行特殊的外插值法extrap。

(5)yi = interp1(x,Y,xi,method,extrapval)

确定超出x 范围的xi 中的分量的外插值extrapval，其值通常取NaN 或0。

例1

>>x = 0:10; y = x.*sin(x);

>>xx = 0:.25:10; yy = interp1(x,y,xx);

>>plot(x,y,'kd',xx,yy)

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例2

>> year = 1900:10:2010;

>> product = [75.995 91.972 105.711 123.203 131.669 150.697 179.323 203.212 226.505

249.633 256.344 267.893 ];

>>p1995 = interp1(year,product,1995)

>>x = 1900:1:2010;

>>y = interp1(year,product,x,'pchip');

>>plot(year,product,'o',x,y)

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插值结果为：

p1995 =

252.9885

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命令2 interp2

功能二维数据内插值（表格查找）

格式

(1)ZI = interp2(X,Y,Z,XI,YI)

返回矩阵ZI，其元素包含对应于参量XI 与YI（可以是向量、或同型矩阵）的元素，即Zi(i,j) ←[Xi(i,j),yi(i,j)]。用户可以输入行向量和列向量Xi 与Yi，此时，输出向量Zi 与矩阵meshgrid(xi,yi)是同型的。同时取决于由输入矩阵X、Y 与Z 确定的二维函数Z=f(X,Y)。参量X 与Y 必须是单调的，且相同的划分格式，就像由命令meshgrid 生成的一样。若Xi与Yi 中有在X 与Y范围之外的点，则相应地返回nan（Not a Number）。

(2)ZI = interp2(Z,XI,YI)

缺省地，X=1:n、Y=1:m，其中[m,n]=size(Z)。再按第一种情形进行计算。(3)ZI = interp2(Z,n)

作n 次递归计算，在Z 的每两个元素之间插入它们的二维插值，这样，Z 的阶数将不断增加。interp2(Z)等价于interp2(z,1)。

(4)ZI = interp2(X,Y,Z,XI,YI,method)

用指定的算法method 计算二维插值：

’linear’：双线性插值算法（缺省算法）；

’nearest’：最临近插值；

’spline’：三次样条插值；

’cubic’：双三次插值。

例3：

>>[X,Y] = meshgrid(-3:.25:3);

>>Z = peaks(X,Y);

>>[XI,YI] = meshgrid(-3:.125:3);

>>ZZ = interp2(X,Y,Z,XI,YI);

>>surfl(X,Y,Z);hold on;

>>surfl(XI,YI,ZZ+15)

>>axis([-3 3 -3 3 -5 20]);shading flat

>>hold off

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例4

>>years = 1950:10:1990;

>>service = 10:10:30;

>>wage = [150.697 199.592 187.625