Как построить 3D сетку (куб) в Matlab

Question

Привет, я хотел бы построить прозрачную кубовидную сетку с линиями внутри.Примерно так:

Однако мне удалось нарисовать только 2D-сетку:

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

Я использую Matlab R2009b.Если это невозможно изобразить в Matlab, не могли бы вы порекомендовать мне программное обеспечение, которое я мог бы использовать.

Answer 1

Рассмотрим это векторизованное решение. Преимущество в том, что он создает один графический объект:

%# 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

Если вы не возражаете против нескольких циклов, сработает что-то вроде этого:

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

Вам просто нужно сделать сетку прозрачной, возможно, изменив свойства линии, я не думаю, что выможет изменить альфа-значения для достижения этой цели.Надеюсь, что это полезно.

Answer 3

Более векторизованная версия ответа Стивена может быть следующей:

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);

К сожалению, в настоящее время MATLAB не поддерживает прозрачные линии (насколько мне известно). Если вам действительно нужно, чтобы они были прозрачными, я бы предложил использовать 'patch'.

Answer 4

Я понимаю, что это поздний ответ, но он все еще действителен, если кто-то еще пытается сделать то же самое.

Предполагая, что вы строите кубы (/ их ребра), альтернатива уже ответампри условии использования кода plotcube от Оливера: plotcube

Преимущество этого решения заключается в том, что вы можете:

1. Изменить прозрачность граней(FaceAlpha) и / или,
2. Изменение прозрачности краев (EdgeAlpha), и / или,
3. Изменение цвета линий (EdgeColor).

Все они могут быть константами или переменными.(например, цвет фиксированного края или цвет, который изменяется в зависимости от значения Z и т. д.)

Чтобы добавить функциональные возможности 2. и 3. (выше), измените раздел 'cellfun (@patch ...' вКод Оливера, добавив в него четыре дополнительные строки кода следующим образом: (замените весь раздел cellfun этим; включая новые строки 'EdgeAlpha' и 'EdgeColor'):

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)...
  );

Для получения дополнительной информациио патче см. документацию patch .

Важное примечание: - для больших моделей (много кубов) запуск выполняется очень медленно, например, при запуске этой функции plotcube вfor 'loop в MATLAB для более чем тысячи блоков. Я полагаю, что это происходит из-за многократного вызова функции' patch '. Лучшим решением было бы векторизация; сначала собрать все свои точки (вершины / грани / что угодно) в одну матрицуа затем вызовите функцию @patch только один раз (без цикла for). Для этого потребуется каким-то образом изменить код для обновления всех данных XYZ.

Надеюсь, это кому-нибудь поможет.

Здесьэто код заговорав случае, если ссылка на оригинальный код Оливера когда-нибудь прекратится:

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

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)

Answer 6

Вы можете сделать внутреннюю линию прозрачной, установив цвет = [0,65, 0,65, 0,65]. И вы можете использовать стиль штриховых линий для внутренних линий и сплошные линии для границ, чтобы сделать его более похожим на трехмерный объект.

В моем программном пакете я кодирую функцию mesh3 для построения трехмерных сеток тензорных произведений.