如何在Matlab中繪制3D網格（立方體）

Question

嗨，我想繪制帶有線條的透明立方體網格。 像這樣的東西：

但是，我只設法繪制2D網格：

[X,Y] = meshgrid(-8:.5:8);
Z = X+1;
surf(X,Y,Z)

我使用Matlab R2009b。 如果不可能在matlab中繪制這個，你可以向我推薦一個我可以使用的軟件。

Answer 1

考慮這個矢量化解決方案。 它的優點是它創建了一個圖形對象：

%# these don't all have to be the same
x = -8:2:8; y = -8:2:8; z = -8:2:8;

[X1 Y1 Z1] = meshgrid(x([1 end]),y,z);
X1 = permute(X1,[2 1 3]); Y1 = permute(Y1,[2 1 3]); Z1 = permute(Z1,[2 1 3]);
X1(end+1,:,:) = NaN; Y1(end+1,:,:) = NaN; Z1(end+1,:,:) = NaN;
[X2 Y2 Z2] = meshgrid(x,y([1 end]),z);
X2(end+1,:,:) = NaN; Y2(end+1,:,:) = NaN; Z2(end+1,:,:) = NaN;
[X3 Y3 Z3] = meshgrid(x,y,z([1 end]));
X3 = permute(X3,[3 1 2]); Y3 = permute(Y3,[3 1 2]); Z3 = permute(Z3,[3 1 2]);
X3(end+1,:,:) = NaN; Y3(end+1,:,:) = NaN; Z3(end+1,:,:) = NaN;

%#figure('Renderer','opengl')
h = line([X1(:);X2(:);X3(:)], [Y1(:);Y2(:);Y3(:)], [Z1(:);Z2(:);Z3(:)]);
set(h, 'Color',[0.5 0.5 1], 'LineWidth',1, 'LineStyle','-')

%#set(gca, 'Box','on', 'LineWidth',2, 'XTick',x, 'YTick',y, 'ZTick',z, ...
%#  'XLim',[x(1) x(end)], 'YLim',[y(1) y(end)], 'ZLim',[z(1) z(end)])
%#xlabel x, ylabel y, zlabel z
axis off
view(3), axis vis3d
camproj perspective, rotate3d on

Answer 2

如果你不介意幾個for循環，這樣的東西將起作用：

clf
figure(1)
for g = 0:.2:2
for i = 0:.2:2

   plot3([g g], [0 2], [i, i])
   hold on
end
end

for g = 0:.2:2
for i = 0:.2:2

   plot3([0 2], [g g], [i, i])
   hold on
end
end

for g = 0:.2:2
for i = 0:.2:2

   plot3([i i], [g g], [0 2])
   hold on
end
end

你只需要通過改變線屬性來使網格透明，我認為你不能改變alpha值來實現這一點。 希望有所幫助。

Answer 3

Stephen的答案的更多矢量化版本可能如下：

i = 0:0.2:2;
[X Y] = meshgrid(i,i);                         
x = [X(:) X(:)]';                                
y = [Y(:) Y(:)]';
z = [repmat(i(1),1,length(x)); repmat(i(end),1,length(x))];
col = 'b';
hold on;
plot3(x,y,z,col);                                         
plot3(y,z,x,col);
plot3(z,x,y,col);

不幸的是，MATLAB目前不支持透明線（據我所知）。 如果你真的需要它們是透明的，我建議使用'patch'。

Answer 4

我知道這是一個遲到的回復，但如果其他人正在考慮做同樣的事情，它仍然有效。

假設您正在繪制立方體（/它們的邊緣），已經提供的答案的替代方法是使用Oliver的“plotcube”代碼： plotcube

此解決方案的優點是您可以：

1. 更改面的透明度（FaceAlpha）和/或，
2. 更改邊緣的透明度（EdgeAlpha）和/或，
3. 更改線條的顏色（EdgeColor）。

所有這些都可以是常量或變量。 （例如固定邊緣顏色，或隨Z值變化的顏色等）

要添加2.和3的功能。（上面）更改Olivers代碼中的'cellfun（@patch ...'部分，添加以下四行代碼cellfun用此替換整個cellfun部分;包括新的'EdgeAlpha'和'EdgeColor'系列）：

cellfun(@patch,XYZ{1},XYZ{2},XYZ{3},...
  repmat({clr},6,1),...
  repmat({'FaceAlpha'},6,1),...
  repmat({alpha},6,1),...
  repmat({'EdgeAlpha'},6,1),...
  repmat({0.2},6,1),...      % Set this value to whatever you want; even a variable / matrix
  repmat({'EdgeColor'},6,1),...  
  repmat({'black'},6,1)...
  );

有關“補丁”的更多信息，請參閱補丁文檔。

一個重要的注意事項： - 對於大型模型（許多立方體），運行速度非常慢。 例如，在MATLAB中的'for'循環中運行這個'plotcube'函數超過數千個塊。 我相信這是多次調用'patch'函數。 更好的解決方案是矢量化; 首先將所有點（頂點/面/任何）放在一個矩陣中，然后只調用一次@patch函數（沒有'for'循環）。 這將需要以某種方式更改代碼以更新所有XYZ數據。

我希望能有所幫助。

這是'plotcube'代碼，以防有一天Oliver鏈接到原始代碼：

function plotcube(varargin)
% PLOTCUBE - Display a 3D-cube in the current axes
%
%   PLOTCUBE(EDGES,ORIGIN,ALPHA,COLOR) displays a 3D-cube in the current axes
%   with the following properties:
%   * EDGES : 3-elements vector that defines the length of cube edges
%   * ORIGIN: 3-elements vector that defines the start point of the cube
%   * ALPHA : scalar that defines the transparency of the cube faces (from 0
%             to 1)
%   * COLOR : 3-elements vector that defines the faces color of the cube
%
% Example:
%   >> plotcube([5 5 5],[ 2  2  2],.8,[1 0 0]);
%   >> plotcube([5 5 5],[10 10 10],.8,[0 1 0]);
%   >> plotcube([5 5 5],[20 20 20],.8,[0 0 1]);

% Default input arguments
inArgs = { ...
  [10 56 100] , ... % Default edge sizes (x,y and z)
  [10 10  10] , ... % Default coordinates of the origin point of the cube
  .7          , ... % Default alpha value for the cube's faces
  [1 0 0]       ... % Default Color for the cube
  };

% Replace default input arguments by input values
inArgs(1:nargin) = varargin;

% Create all variables
[edges,origin,alpha,clr] = deal(inArgs{:});

XYZ = { ...
  [0 0 0 0]  [0 0 1 1]  [0 1 1 0] ; ...
  [1 1 1 1]  [0 0 1 1]  [0 1 1 0] ; ...
  [0 1 1 0]  [0 0 0 0]  [0 0 1 1] ; ...
  [0 1 1 0]  [1 1 1 1]  [0 0 1 1] ; ...
  [0 1 1 0]  [0 0 1 1]  [0 0 0 0] ; ...
  [0 1 1 0]  [0 0 1 1]  [1 1 1 1]   ...
  };

XYZ = mat2cell(...
  cellfun( @(x,y,z) x*y+z , ...
    XYZ , ...
    repmat(mat2cell(edges,1,[1 1 1]),6,1) , ...
    repmat(mat2cell(origin,1,[1 1 1]),6,1) , ...
    'UniformOutput',false), ...
  6,[1 1 1]);


cellfun(@patch,XYZ{1},XYZ{2},XYZ{3},...
  repmat({clr},6,1),...
  repmat({'FaceAlpha'},6,1),...
  repmat({alpha},6,1)...
  );

view(3);

Answer 5

你可以通過設置color = [0.65,0.65,0.65]使內線變得透明。 並且您可以對內部線使用虛線樣式，對邊界使用實線，使其更像3-D對象。

在我的軟件包中，我編寫了一個mesh3函數來繪制三維張量積網格。

Answer 6

clear all 
close all
clc
Nx=11;
Ny=11;
Nz=11;
clf
hold on
[i,j]=meshgrid(1:Nx,1:Ny);
k=zeros(Ny,Nx)+Nz;
surf(i,j,k)
[i,k]=meshgrid(1:Nx,1:Nz);
j=zeros(Nz,Nx)+Ny;
surf(i,j,k)
[j,k]=meshgrid(1:Ny,1:Nz);
i=zeros(Nz,Ny)+Nx;
surf(i,j,k)
[i,j]=meshgrid(1:Nx,1:Ny);
k=zeros(Ny,Nx)+1;
surf(i,j,k)
[i,k]=meshgrid(1:Nx,1:Nz);
j=zeros(Nz,Nx)+1;
surf(i,j,k)
[j,k]=meshgrid(1:Ny,1:Nz);
i=zeros(Nz,Ny)+1;
surf(i,j,k)
view(30,30)