Matlab 期末論文 基于MATLAB三維圖像的繪制.doc

基于MATLAB三維圖像的繪制摘要 數(shù)學(xué)是研究自然界數(shù)量關(guān)系和空間形式的科學(xué)。然而數(shù)學(xué)的學(xué)習(xí)，經(jīng)常會(huì)遇到復(fù)雜的數(shù)值計(jì)算和一些手工難以繪制的圖形。而MATLAB語(yǔ)言正是解決這種難題的最好工具，不僅能進(jìn)行相關(guān)計(jì)算，又能繪制相關(guān)曲線，方便并且實(shí)用。MATLAB提供了一系列的繪圖函數(shù)，用戶不僅不用考慮繪圖細(xì)節(jié)，只需給出一些基本參數(shù)，就能得到需要的圖形。MATLAB具有強(qiáng)大的三維繪圖功能，如最常用的三維曲線圖、三維網(wǎng)格圖及三維曲面圖，此外還提供數(shù)據(jù)顯示、曲面分塊、填充、著色、旋轉(zhuǎn)、隱藏及視點(diǎn)變換等功能。關(guān)鍵字MATLAB語(yǔ)言 三維圖形 繪制 準(zhǔn)確一、 MATLAB語(yǔ)言介紹隨著時(shí)代的變化、隨著計(jì)算機(jī)的普及和快速發(fā)展，計(jì)算機(jī)程序語(yǔ)言在不斷地變化發(fā)展、在不斷地推陳出新。在科學(xué)研究和工程應(yīng)用等領(lǐng)域中會(huì)涉及到大量的科學(xué)計(jì)算問(wèn)題，自從計(jì)算機(jī)出現(xiàn)以來(lái)，人們就一直在使用計(jì)算機(jī)這個(gè)有力的工具幫助解決科學(xué)計(jì)算問(wèn)題，并由此發(fā)明了許多用于科學(xué)計(jì)算的程序語(yǔ)言。其中MATLAB成為因?yàn)樗哂袕?qiáng)大的科學(xué)計(jì)算及數(shù)據(jù)處理能力和出色的圖形處理功能等特點(diǎn)，成為最好的和最流行的科學(xué)計(jì)算語(yǔ)言。MATLAB語(yǔ)言集數(shù)值分析、圖形顯示于一體,具有方便的、界面友好的用戶環(huán)境。MATLAB的主要優(yōu)點(diǎn)在于功能強(qiáng)大,具有數(shù)值運(yùn)算、符號(hào)運(yùn)算、計(jì)算結(jié)果和編程可視化、數(shù)學(xué)和文字同時(shí)處理等功能。特別是MATLAB具有眾多的應(yīng)用工具箱和強(qiáng)大的圖形處理功能。二、 MATLAB語(yǔ)言圖像繪制功能的優(yōu)越性MATLAB在二維曲線和三維曲面的繪制和處理等方面的功能比一般數(shù)據(jù)可視化軟件更加完善，在一些其他軟件所沒(méi)有的功能（例如圖形的光照處理、色度處理以及四維數(shù)據(jù)的表現(xiàn)等）方面也表現(xiàn)得非常出色。在MATLAB6.x中有一個(gè)對(duì)圖形對(duì)象屬性進(jìn)行設(shè)置的圖形屬性編輯界面，該界面比MATLAB5.x中的界面功能更為全面，操作也更為方便。MATLAB6.x對(duì)圖形的輸出也做了適當(dāng)?shù)母倪M(jìn)，提供了更為豐富的屬性設(shè)置，以提高圖形輸出的效果。對(duì)一些特殊的可視化要求，例如圖形動(dòng)畫等，MATLAB也有相應(yīng)的功能函數(shù)，保證了用戶不同層次的要求。另外，新版本的MATLAB還著重在圖形用戶界面（GUI）的制作上做了很大的改善，對(duì)這方面有特殊要求的用戶也可以得到滿足。MATLAB在計(jì)算圖形、圖像處理方面有著明顯的優(yōu)勢(shì)： 既有強(qiáng)大的矩陣運(yùn)算功能，能簡(jiǎn)化許多繁瑣的計(jì)算； 具有豐富的三維圖形處理函數(shù)庫(kù)，能快速、準(zhǔn)確的輸出三維計(jì)算圖形。三、 MATLAB三維圖形的應(yīng)用三維圖形處理在計(jì)算機(jī)圖形學(xué)中是非常重要和困難的重要知識(shí)點(diǎn)，在現(xiàn)實(shí)生活中應(yīng)用十分廣泛，在很多模型設(shè)計(jì)中，如飛機(jī)、輪船、汽車等機(jī)械設(shè)計(jì)造型設(shè)計(jì)中，就學(xué)要大量的三維曲面已描述其外形。三維圖形的生成和表示是描述物體外表、建立對(duì)象數(shù)學(xué)模型的最有里的手段。在高等數(shù)學(xué)教學(xué)中，三維圖形的應(yīng)用也非常多，在重積分、曲線積分與曲面積分等章節(jié)更是必不可少。進(jìn)行實(shí)時(shí)、直觀的圖形化顯示，將幫助學(xué)生更好地掌握空間幾何知識(shí)，進(jìn)而準(zhǔn)確地解決數(shù)學(xué)問(wèn)題。四、 MATLAB三維圖形繪制實(shí)例分析：MATI AB中繪制三維圖形可以用“三維線圖”命令plot3函數(shù)，該函數(shù)允許用戶在三維空間內(nèi)繪制三維圖形。除了plot3函數(shù)可以繪制三維圖形外，還有一些函數(shù)可以用來(lái)繪制三維線圖和曲面圖。1.1三維曲線圖實(shí)例：程序如下：t=0:pi/100:20*pi;x=sin(t);y=cos(t);z=t.*sin(t).*cos(t);plot3(x,y,z);title(Line in 3-D Space);xlabel(X);ylabel(Y);zlabel(Z);grid on; 繪圖如下：1.2三維曲面圖實(shí)例：繪制三維曲面圖z=sin(x+sin(y)-x/10。程序如下：x,y=meshgrid(0:0.25:4*pi); z=sin(x+sin(y)-x/10; mesh(x,y,z); axis(0 4*pi 0 4*pi -2.5 1);繪圖如下：1.3三維桿圖實(shí)例：以三維桿圖形式繪制y=sin(2x)，程序如下：y=2*sin(0:pi/10:2*pi);stem3(y);繪圖如下：五、結(jié)束語(yǔ)由本文的幾個(gè)例子可以看出，MATI AB軟件以其強(qiáng)大的數(shù)學(xué)運(yùn)算能力、方便實(shí)用的繪圖功能及語(yǔ)言的高度集成性等強(qiáng)大功能，完全可以勝任各類三維曲面的建模問(wèn)題。此外，MA TLAB還提供了大量視覺(jué)、透視、紋理、光照等高級(jí)圖形處理方法，增強(qiáng)了用戶對(duì)生成圖形的深層理解。通過(guò)將MA TI AB引入到圖形學(xué)曲面構(gòu)造的教學(xué)