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三维数据可视化

三维曲线绘制

• 使用plot3函数。与plot函数类似。其关于线型、颜色和数据点等的定义与二维相同。例程如下：

sita=linspace(0,10*pi,200);
x=3*cos(sita);
y=3*sin(sita);
z=sita/pi;
plot3(x,y,z,'-r.');
axis equal;
xlabel('x','FontName','楷体','FontSize',16);
ylabel('y','FontName','楷体','FontSize',16);
zlabel('z','FontName','楷体','FontSize',16);
title('螺旋线','FontName','楷体','FontSize',16);

• 多曲线也可以按照plot3(x1,y1,z1,...,x2,y2,z2,...,x3,y3,z3,...)同时绘制，与plot类似。

三维网格绘制

• 绘制三维曲线或曲面的网格图，使用mesh函数。可以画出某区间内完整的曲面。

格式	说明
mesh(z)	以z的列和行下标为x,y的自变量绘制网格图。
mesh(x,y,z)	x,y为自变量矩阵，z为建立在x,y上的函数矩阵
mesh(x,y,z,c)	c用于指定矩阵z在各点的颜色

• x,y长度m,n，则z应当为m×n矩阵。
• MATLAB提供内置函数用于mesh绘图，如peaks/sphere。
  • 例如，peaks函数返回高斯分布的数值范围，其中x,y范围为[-3,3]。

[x,y,z]=peaks(30);
mesh(x,y,z);

• mesh函数有变种meshc/meshz。
  • meshc函数绘制曲面的同时，在曲面下方绘制等高线。
  • meshz增加边界绘图功能。

三维曲面绘制

• 三维曲面使用surf函数。
  • surf与mesh区别主要在于mesh为单纯的网格线条，surf则是对各网格内部也填充颜色，使之成为曲面状。
• surf也有变种函数。
  • surfc也会在底面绘制等值线。
  • surfl在绘制时考虑了光照效果。
  • surfnorm根据x,y,z定义各处法线，在绘制时一并绘制其法向量。

准四维图形绘制

• 由三个维度坐标共同决定其标量值，定义域为整个三维空间，即此处所谓准四维图形。
• 可以理解为三维上的数量场。
• 使用slice函数绘制。用颜色表示函数值。

特殊三维图形绘制

• 圆柱。使用cylinder函数。

[x,y,z]=cylinder;%r=h=1的圆柱体坐标，圆周默认取20个点。
[x,y,z]=cylinder(r);%r=r,h=1的圆柱体坐标，圆周默认取20个点。
[x,y,z]=cylinder(r,n);%r=r,h=1的圆柱体坐标，圆周取n个点。

• 球体。使用sphere函数。

sphere;%生成单位球，上下分20环，每环20段，共400个面。
sphere(n);%生成单位球，有n×n个面。
[x,y,z]=sphere(n);%与上相同。不画图，只返回值，需要surf/mesh单独绘制。

• 瀑布。使用waterfall函数。具体情况自己画一个就知道了。

[x,y,z]=peaks(30);
waterfall(x,y,z);