在 MATLAB 中绘制 3D 轮廓

介绍

MATLAB 是一款非常流行的数学软件，可以用于数据分析、科学计算、工程设计、图像处理等领域。其中，绘制 3D 图形是其非常强大的功能之一，本文将介绍如何在 MATLAB 中绘制 3D 轮廓。

准备工作

在开始绘图前，需要先设置好 MATLAB 的工作路径和绘图参数。具体如下：

% 设置工作路径
addpath('your_path_here')

% 设置绘图参数
figure()
hold on
grid on
axis equal
xlabel('x')
ylabel('y')
zlabel('z')

其中，addpath() 函数用于添加工作路径，figurre() 函数创建一个新的图形窗口，hold on 命令允许在同一张图上绘制多个曲线或图像，grid on 命令可以显示网格线，axis equal 命令可以使三个坐标轴的比例相同，xlabel()、ylabel() 和 zlabel() 函数用于设置坐标轴标签。

绘制轮廓

在设置好了绘图参数后，就可以开始绘制 3D 轮廓了。下面我们以绘制一个球体的轮廓为例：

% 定义球体参数
r = 1;  % 球体半径
u = linspace(0,2*pi,100);  % 极角范围
v = linspace(-pi/2,pi/2,100);  % 仰角范围

% 生成球体坐标点
[x,y,z] = sph2cart(repmat(u',1,length(v)),...
    repmat(v,length(u),1),ones(size(u,2),size(v,2))*r);

% 绘制轮廓
surf(x,y,z,'FaceAlpha',0,...
    'EdgeColor',[0.5,0.5,0.5],...
    'EdgeAlpha',1)

说明：

1. sph2cart() 函数用于将极坐标系坐标转化为直角坐标系坐标；
2. surf() 函数可以在 3D 坐标系中绘制曲面。FaceAlpha 参数设置面的透明度（这里为 0），EdgeColor 参数设置轮廓线的颜色，EdgeAlpha 参数设置轮廓线的透明度。

效果展示

最后，我们来展示一下绘制的球体轮廓效果。代码片段见下：

% 设置工作路径
addpath('your_path_here')

% 设置绘图参数
figure()
hold on
grid on
axis equal
xlabel('x')
ylabel('y')
zlabel('z')

% 定义球体参数
r = 1;  % 球体半径
u = linspace(0,2*pi,100);  % 极角范围
v = linspace(-pi/2,pi/2,100);  % 仰角范围

% 生成球体坐标点
[x,y,z] = sph2cart(repmat(u',1,length(v)),...
    repmat(v,length(u),1),ones(size(u,2),size(v,2))*r);

% 绘制轮廓
surf(x,y,z,'FaceAlpha',0,...
    'EdgeColor',[0.5,0.5,0.5],...
    'EdgeAlpha',1)

绘制的球体轮廓如下图所示：

结论

本文介绍了如何在 MATLAB 中绘制 3D 轮廓。通过本文的学习，您可以掌握如何设置 MATLAB 的工作路径和绘图参数，以及如何使用 sph2cart() 和 surf() 函数绘制 3D 图形。希望本文对您的学习有所帮助。