如何在 Matlab 中绘制 3D 网格（立方体）

Question

您好，我想绘制带有线条的透明立方体形网格。像这样的东西：

但是，我只设法绘制了一个 2D 网格：

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

我使用 Matlab R2009b。 如果无法在 matlab 中绘制此图，您能否推荐一个我可以使用的软件。

Answer 1

考虑这个矢量化解决方案。它具有advantage，它创建了一个图形对象：

%# 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

如果您不介意一些 for 循环，则可以使用以下方法：

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

您只需要通过可能更改线属性来使网格透明，我认为您不能更改 alpha 值来完成此操作。希望对您有所帮助。

Answer 3

斯蒂芬的答案更矢量化的版本可能如下：

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 目前不支持透明线（据我所知）。如果你真的需要它们是透明的，我建议使用“补丁”。

Answer 4

我知道这是一个迟到的回复，但如果其他人正在考虑做同样的事情，它仍然有效。

假设您正在绘制立方体（/它们的边缘），已经提供的答案的替代方法是使用 Oliver 的“plotcube”代码： plotcube

此解决方案的优势在于您可以：

1. 更改面的透明度 (FaceAlpha)，和/或，
2. 更改边缘的透明度 (EdgeAlpha)，和/或，
3. 更改线条的颜色 (EdgeColor)。

所有这些都可以是常量或变量。 （例如固定的边缘颜色，或随 Z 值变化的颜色等）

要添加 2. 和 3.（上）的功能，更改 Olivers 代码中的 'cellfun(@patch...' 部分，添加以下四行额外代码：（替换整个 cellfun部分；包括新的“EdgeAlpha”和“EdgeColor”行）：

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)...
  );

有关“补丁”的更多信息，请参阅patch 文档。

重要提示： - 对于大型模型（许多立方体），这运行起来很慢。 例如在 MATLAB 的“for”循环中在数千个块上运行这个“plotcube”函数。我相信这是多次调用“补丁”函数。 更好的解决方案是矢量化；首先将所有点（顶点/面/任何东西）放在一个矩阵中，然后只调用一次@patch 函数（没有“for”循环）。这需要以某种方式更改代码以更新所有 XYZ 数据。

我希望对某人有所帮助。

这里是“plotcube”代码，以防 Oliver 的原始代码链接有一天中断：

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

您可以通过设置 color = [0.65, 0.65, 0.65] 使内线变得透明。您可以将虚线样式用于内部线，将实线样式用于边界，使其更像 3-D 对象。

在我的软件包中，我编写了一个 mesh3 函数来绘制 3-D 张量积网格。

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)