MATLAB函数mesh与surf等绘制三维曲面入门 |
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一、引言
三维曲面在实际应用中被广泛使用,能够更好的展示三维空间中曲面,以实现三维数据的可视化。 Matlab软件中可以使用mesh、fmesh、surf和fsurf等函数来实现三维曲面的绘图。其中mesh和fmesh用来绘制三维网格曲面图,surf和fsurf绘制三维曲面图。本文仅仅给出上述函数的基本用法,事实上还可以通过增加图元属性等绘制视觉效果更好的图形。 说明:下文中均是针对如下数学函数进行绘图,因此在下文中不再重述。 1)mesh 基本语法:mesh(X,Y,Z,C) 其中X、Y、Z是同维数的矩阵,分别表示空间曲面上点的横坐标矩阵、纵坐标矩阵和竖坐标矩阵。C为颜色矩阵,与Z的维数相同。 功能是绘制(X,Y,Z)生成的三维曲面的网格线图。 Demo1 :绘制三维网格图 绘制步骤: 1)指定横坐标和纵坐标的范围 2)利用函数meshgrid生成横坐标、纵坐标矩阵 3)根据已知函数生成竖坐标矩阵 4)利用函数mesh绘制网格图 %示例代码 [x,y]=meshgrid(-4:0.1:4,-3:0.1:3); z=(x.^2-2*x).*exp(-x.^2-y.^2-x.*y); mesh(x,y,z)%运行结果 %示例代码 [x,y]=meshgrid(-4:0.1:4,-3:0.1:3); z=(x.^2-2*x).*exp(-x.^2-y.^2-x.*y); mesh(x,y,z, 'LineWidth', 1.5 )%运行结果 %示例代码 [x,y]=meshgrid(-4:0.1:4,-3:0.1:3); z=(x.^2-2*x).*exp(-x.^2-y.^2-x.*y); meshc(x,y,z)%运行结果 %运行结果 fmesh的功能是绘制二元函数fun的三维网格图,常见有下面的用法: fmesh( fun ),横坐标和纵坐标的范围均是[-5,5] fmesh( fun, xyinterval ),指定x和y的范围 fmesh(funx,funy,funz),参数方程形式的函数 fmesh(funx,funy,funz,uvinterval),参数方程形式的函数,并指定了参数的取值范围Demo :绘制三维网格图 %示例代码: fun = @(x,y)(x.^2-2*x).*exp(-x.^2-y.^2-x.*y); fmesh(fun)%运行结果 1)surf 基本语法:surf(X,Y,Z,C) 其中X、Y、Z是同维数的矩阵,分别表示空间曲面上点的横坐标矩阵、纵坐标矩阵和竖坐标矩阵。C为颜色矩阵,与Z的维数相同。 功能是绘制(X,Y,Z)生成的三维曲面图。 注意:mesh绘图结果是网格线构成的三维曲面,而surf绘图结果是曲面片拼接而成的曲面。 Demo :绘制三维曲面 绘制步骤: 1)指定横坐标和纵坐标的范围 2)利用函数meshgrid生成横坐标、纵坐标矩阵 3)根据已知函数生成竖坐标矩阵 4)利用函数surf绘制曲面图 [x,y]=meshgrid(-4:0.1:4,-3:0.1:3); z=(x.^2-2*x).*exp(-x.^2-y.^2-x.*y); surf(x,y,z)%运行结果 可以得到如下运行结果 可以得到如下运行结果 2)surfc 基本语法:surfc(X,Y,Z,C) 其中X、Y、Z是同维数的矩阵,分别表示空间曲面上点的横坐标矩阵、纵坐标矩阵和竖坐标矩阵。C为颜色矩阵,与Z的维数相同。 功能是绘制(X,Y,Z)生成的带有等高线的三维曲面图。 Demo :绘制带有等高线的三维曲面 绘制步骤: 1)指定横坐标和纵坐标的范围 2)利用函数meshgrid生成横坐标、纵坐标矩阵 3)根据已知函数生成竖坐标矩阵 4)利用函数surfc绘制曲面图 %示例代码: [x,y]=meshgrid(-4:0.1:4,-3:0.1:3); z=(x.^2-2*x).*exp(-x.^2-y.^2-x.*y); surfc(x,y,z)%运行结果 Demo :绘制带有光照效果的三维曲面 绘制步骤: 1)指定横坐标和纵坐标的范围 2)利用函数meshgrid生成横坐标、纵坐标矩阵 3)根据已知函数生成竖坐标矩阵 4)利用函数surfl绘制曲面图 %示例代码: [x,y]=meshgrid(-4:0.1:4,-3:0.1:3); z=(x.^2-2*x).*exp(-x.^2-y.^2-x.*y); surfl(x,y,z)%运行结果 fsurf的功能是绘制二元函数fun的三维曲面,常见有下面的用法: 1、fsurf( fun ),横坐标和纵坐标的范围均是[-5,5] 2、fsurf( fun, xyinterval ),指定x和y的范围 3、fsurf(funx,funy,funz),参数方程形式的函数 4、fsurf(funx,funy,funz,uvinterval),参数方程形式的函数,并指定了参数的取值范围 Demo :绘制三维曲面图 %示例代码: fun = @(x,y)(x.^2-2*x).*exp(-x.^2-y.^2-x.*y); furf(fun)%运行结果 |
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