MATLAB仿真在数据可视化表达中的应用实验研究毕业论文.doc

MATLAB仿真在数据可视化表达中的应用实验摘 要 庞大的数据和复杂的计算过程给用户带来极大的不便，本课题主要解决将数据或设计结果用图形来表示，对一般的高级语言来说，绘制图形，是一项较为复杂的工作。而MATLAB给用户提供了一个绘制图形的平台，提供具有自身特点的编程语言，来实现大量数据的可视化。关键词 MATLAB 数据可视化 三维命令 m语言 Simulinkthe Application of Data Visualization Expression In the Matlab Simulink Abstract The huge data and complicated calculation processes bring tremendousness for user. The project focuses on using the Matlab graphics to express the complicated data or the design results. Because of drawing graphics with deluxe language is a complicated work, the MATLAB provides a platform which has its own characters and offers a convenient method to draw the graphics with great deal of data.Key Words Matlab; m language; Simulink; Data Visualization ;3-D order 目 录前言1开发背景及研究方法11数据可视化的定义12发展数据可视化的意义23研究内容2实验一 三维曲线图形2实验二 三维曲面图形6实验三 三维特殊图形13实验四 动画18实验五 立体解析几何20结 论24参考文献25致 谢26前言为了把计算机更好的运用于大学的课程教育和科学研究，从20世纪80年代开始，出现了多种科学计算语言，也称为数学软件。经过十多年的发展和竞争，已经商品化的有MATLAB，MAPLE，MATHMATICA等。它们的功能大同小异，又各有千秋。就易学性和普及性而言，首推MATLAB语言。MATLAB是MATrix LABoratory的缩写，早期主要用于现代控制中复杂的矩阵、向量的各种运算。由于 MATLAB提供了强大的矩阵处理和绘图功能，很多专家因此在自己擅长的领域用它编写了许多专门的MATLAB工具包（toolbox）。由于MATLAB功能的不断扩展，所以现在的MATLAB已不仅仅局限于现代控制系统分析和综合应用，它已是一种包罗众多学科的功能强大的“技术计算语言”。 MATLAB以矩阵作为基本编程单元，它提供了各种矩阵的运算与操作，并有较强的绘图功能。MATLAB集科学计算、图像处理、声音处理于一身，是一个高度的集成系统，有良好的用户界面，并有良好的帮助功能。MATLAB不仅流行于控制界，在机械工程、生物工程、语音处理、图像处理、信号分析、计算机技术等各行各业中都有极广泛的应用。MATLAB自产生之日起就具有方便的数据可视化功能。新版本的MATLAB对整个图形处理功能做了很大的改进和完善，它不仅具有一般数据可视化软件都具有的功能，还具有一些其他软件所没有的功能，同时对一些特殊的可视化要求，例如图形动画等，MATLAB也有相应的功能函数。开发背景及研究方法1数据可视化的定义数据可视化（Data Visualization）技术指的是运用计算机图形学和图像处理技术,将数据换为图形或图像在屏幕上显示出来,并进行交互处理的理论、方法和技术。它涉及到计算机图形学、图像处理、计算机辅助设计、计算机视觉及人机交互技术等多个领域。数据可视化概念首先来自科学计算可视化，科学家们不仅需要通过图形图像来分析由计算机算出的数据，而且需要了解在计算过程中数据的变化。随着计算机技术的发展，数据可视化概念已大大扩展，它不仅包括科学计算数据的可视化,而且包括工程数据和测量数据的可视化。2发展数据可视化的意义怎样来分析大量、复杂和多维的数据呢？答案是要提供象人眼一样的直觉的、交互的和反应灵敏的可视化环境。数据可视化技术的主要特点是：（1）交互性。用户可以方便地以交互的方式管理和开发数据。（2）多维性。可以看到表示对象或事件的数据的多个属性或变量，而数据可以按其每一维的值，将其分类、排序、组合和显示。（3）可视性。数据可以用图象、曲线、二维图形、三维体和动画来显示，并可对其模式和相互关系进行可视化分析。 历史证明，人类的视觉在人类的科学发现中发挥过杰出的作用。通常在可视化方面，关键技术的出现，就是重大科学发现的前奏。只有将数据和信息用图形和图像表示出来，才有可能为获得十分宝贵的隐知识创造条件。总之，数据可视化可以大大加快数据的处理速度，使时刻都在产生的海量数据得到有效利用；可以在人与数据、人与人之间实现图像通信，从而使人们能够观察到数据中隐含的现象，为发现和理解科学规律提供有力工具；可以实现对计算和编程过程的引导和控制，通过交互手段改变过程所依据的条件，并观察其影响。3研究内容以MATLAB6.5软件具有的数据可视化功能，实现把大量、复杂、多维的数据用图形表示出来。学科领域范围内，教学大纲要求的、较为有代表性的例子为题。主要是通过m文件仿真，运用三维绘图命令来绘制曲线图形、曲面图形、特殊三维图形、动画，来实现数据的可视化。并准确、简要的描述了相关的基本原理，着重介绍了三维指令的用法，列出Matlab的示范程序及注释，并给出编程要点，得出仿真结果，并对结果进行讨论和思考。实验一 三维曲线图形实验目的1 运用三维曲线绘图命令(plot3)来绘制图形。2 加深对相关命令和数学函数的理解。实验原理Plot3是基本的绘图命令，它把数学函数用曲线描绘出来。当输入参数是向量(x,y,z),则plot3(x,y,z)生成一条通过各个(x,y,z)点的曲线。当输入参数是三个维数相同的矩阵X，Y，Z，plot3(X,Y,Z)将绘制X，Y，Z每一列的数据曲线。1实验方法与内容1本实验要掌握的命令 Plot3：绘制三维曲线图形。Stem3：绘制三维枝干图。Axis:设置坐标属性。 Axis square：使x轴、y轴和z轴的长度相同。 Axis equal：使x轴、y轴和z轴的比例尺相同。 Axis(xmin,xmax,ymin,ymax,zmin,zmax)：设置坐标轴的范围。Grid on：打开坐标网格。Grid off：关闭坐标网格。Hold：在原有图形上添加图形。 Hold on：保持当前图形窗内容。 Hold off：解除当前保持状态。View(方位角，仰俯角)：设置视角。 方位角(Azimuth)：视点与原点间的连线在x-y平面上的投影与y轴所成的夹角，一个正的方位角标志着标准视图将向逆时针方向旋转某个角度。 仰俯角(Elevation)：视点与原点间的连线在x-y平面上的投影与x-y平面所成的夹角，仰俯角用来表明方位角的位置是在x-y平面的上方还是下方。 下面的坐标系表示了它们之间的关系：图1-1 方位角和仰俯角的关系图 对于一个二维图形，缺省方位角是0，仰俯角是90；对于三维图形，缺省方位角是-37.5，仰俯角是30。2实验要点 (1)注意字母大小写的区分，大小写字母代表不同的变量。 (2)可通过改变命令axis的参数来改变坐标轴的比例尺。 (3)可改变命令view(方位角，仰俯角)中的角度，来改变视角。3实验内容例1：当输入参数是向量(x,y,z)时，plot3(x,y,z)生成的曲线。程序1：2t=0:pi/50:10*pi; %定义t的范围plot3(sin(t),cos(t),t) %画三维线状图axis square; %使各坐标轴的长度相等grid on %打开坐标网格线程序运行结果如图1所示：图1-2 三维螺旋线图例2：当输入参数是矩阵X，Y，Z时，plot3(X,Y,Z)生成的曲线程序如下：程序2：2X,Y=meshgrid(-2:.1:2); %生成网格点坐标生成Z=X.*exp(-X.2-Y.2); %定义函数Zplot3(X,Y,Z) %绘制三维线状图grid on %打开坐标网格程序运行结果如图2所示：图1-3 矩阵线状图程序3：1d=90; %定义d的值t=(0:(d-1)/d*6*pi; %定义t的取值范围y=cos(t); %定义y为余弦函数z=zeros(1,d); %定义一个零矩阵zplot3(t,y,z) %绘制线状图hold on %保持当前图形窗口中内容z=sin(t); %定义z为正弦函数y=zeros(1,d); %定义一个零矩阵ystem3(t,y,z,r-) %绘制三维枝干图并指定为红色实线hold on %保持当前图形窗口中内容z=zeros(1,d); %定义一个零矩阵zy=zeros(1,d); %定义一个零矩阵yplot3(t,y,z,k) %绘制三维线状图并指定颜色为黑色grid %打开坐标网格线hold off %解除当前保持状态view(45 30) %设置视角程序运行结果如图3所示：图1-4 线状图和枝干图在同一窗口的生成实验步骤 1 进入Matlab之后，从FileNewM-File新建一个M文件。2 在打开的程序编辑框中输入程序1，保存并运行，得到图1-2所示。3 新建一个M文件，在打开的程序编辑框中输入程序2，保存并运行，得到图1-3所示。4 新建一个M文件，在打开的程序编辑框中输入程序3，保存并运行，得到图1-4所示。参考文献1 徐明远，邵玉斌Matlab仿真在通信和电子工程中的应用西安电子科技大学出版社，20052 施晓红，周佳精通GUI图形界面编程北京大学出版社，20033 陈怀琛，吴大正，高西全MATLAB及在电子信息课程中的应用北京：电子工业出版社，20034 赵红怡，张常年数字信号处理及MATLAB的实现北京：化学工业出版社，2001实验二 三维曲面图形实验目的1 运用三维曲面绘图命令(mesh、meshc、meshz、surf、surfl)来绘制图形。2 加深对矩阵的理解。实验原理当矩阵过大用数字形式难以表示时，绘制曲面图形将十分有用。MATLAB用x,y平面内矩形网格中的点的z坐标来定义曲面，曲面图形由连接相邻的曲线组成。MATLAB生成网格图和面状图两种形式的曲面图，网格图是一种只对连接曲线着色的曲面图，面状图是对连接线及连接线构成的表面都进行着色。实验方法与内容1本实验要掌握的命令Mesh：绘制三维网格图。Meshc：绘制带有基本等高线的网格图。Meshz：绘制带有基准平面的网格图。Surf：绘制面状图。Surfl：绘制设定光源方向的面状图。Subplot(m,n,i)：将整个图形窗口划分成mn个子窗口矩阵，然后选择第i个子窗口作为当前图形窗口。Shading interp和shading flat：把曲面上的小格平滑掉，使曲面成为光滑表面。Shading faceted：是默认状态，它使曲面上有小格。Colormap:设定图形的颜色。每个MATLAB图形窗口中都有一个彩色矩阵图，一个colormap是由一个n3的矩阵组成的，矩阵中的每一行由0到1的随机数构成并定义了一种特殊的颜色，这些数定义了R(红)、G(绿)、B(蓝)颜色组合。Colormap(pink)：设定颜色为粉红色。 Colormap(copper)：设定颜色为铜色。 Colormap(gray)：设定颜色为灰黑色。 Colormap(hsv)：色调-饱和度-亮值彩色图。 Colormap(cool)：蓝绿和洋红阴影彩色图。 Colormap(hot)：黑-红-黄-白彩色图。下表是一些典型的RGB颜色的定义：表2-1矩阵定义的颜色2实验要点(1)掌握绘制曲面图的命令。(2)注意比较mesh和surf的不同。(3)根据需要通过colormap()来设定颜色。(4) x=-8:.25:8;y=x;X,Y=meshgrid(x,y);可简化为X,Y=meshgrid(-8:.25:8);3实验内容(1)mesh、meshc、meshz程序1：1x=-8:.25:8;y=x;X,Y=meshgrid(x,y); %生成网格点坐标R=sqrt(X.2+Y.2)+eps; %定义R Z=sin(R)./R; %生成函数Zsubplot(1,3,1); %分割成的3个子窗口中第一个为当前窗口mesh(Z) %画网格图title(mesh(Z); %给图形加标题subplot(1,3,2); %分割成的3个子窗口中第二个为当前窗口meshc(Z) %画带有基本等高线的网格图title(meshc(Z); %给图形加标题subplot(1,3,3); %分割成的3个子窗口中第三个为当前窗口meshz(Z) %画带有基准平面的网格图title(meshz(Z); %给图形加标题程序运行结果如图2-1所示：图2-1 sinc函数的网格图(2)命令surf程序2：1z=peaks(25); %定义一个2525的高斯分布矩阵surf(z); %画面状图shading interp; %把曲面上的小格平滑掉，使曲面成为光滑表面figure(1) %以第一图形窗口作为当前图形输出窗口colormap(pink); %设定颜色为粉红色figure(2) %以第二图形窗口作为当前图形输出窗口surf(z); %画面状图colormap(gray); %设定颜色为灰黑色figure(3) %以第三图形窗口作为当前图形输出窗口surf(z); %画面状图shading interp; %把曲面上的小格平滑掉，使曲面成为光滑表面colormap(copper) %设定颜色为铜色程序运行结果如图2-2、图2-3、图2-4所示：图2-2 设定颜色为pink后矩阵的面状图图2-3设定颜色为gray后矩阵的面状图图2-4设定颜色为copper后矩阵的面状图(3)命令surfl程序3：4z=peaks(30); %定义一个3030的高斯分布矩阵surfl(z); %画指定光源方向的面状图shading interp; %把曲面上的小格平滑掉，使曲面成为光滑表面figure(1) %以第一图形窗口作为当前图形输出窗口colormap(hsv); %设定颜色figure(2) %以第二图形窗口作为当前图形输出窗口surfl(z); %画指定光源方向的面状图colormap(cool); %设定颜色figure(3) %以第三图形窗口作为当前图形输出窗口surfl(z); %画指定光源方向的面状图shading interp; %把曲面上的小格平滑掉，使曲面成为光滑表面colormap(hot) %设定颜色程序运行结果如图2-5、图2-6、图2-7所示：图2-5 设定颜色为hsv后矩阵的带光源方向的面状图图2-6设定颜色为cool矩阵的带光源方向的面状图 图2-7设定颜色为hot后矩阵的带光源方向的面状图(4)命令surf和surfl程序4：2z=peaks(25); %定义一个2525的高斯分布矩阵subplot(1,2,1) %分割成的2个子窗口中第一个为当前窗口surf(z); %画面状图shading interp; %把曲面上的小格平滑掉，使曲面成为光滑表面colormap(hsv); %设定颜色title(surf(z); %给图形加标签subplot(1,2,2) %分割成的2个子窗口中第二个为当前窗口surfl(z); %画指定光源方向的面状图shading interp; %把曲面上的小格平滑掉，使曲面成为光滑表面colormap(hsv); %设定颜色title(surfl(z); %给图形加标签程序运行结果如图2-8所示：图2-8 高斯分布矩阵不带光源方向和带光源方向的图对于曲面图形我们可以通过改变shading interp为shading faceted,看其所得运行结果的不同，改变colormap()中的参数得到不同颜色的曲面图形，还可以对比surf和surfl在相同颜色下所得运行结果的不同。实验步骤 1 进入Matlab之后，从FileNewM-File新建一个M文件。2 在打开的程序编辑框中输入程序1，保存并运行，得到图2-1所示。3 新建一个M文件，在打开的程序编辑框中输入程序2，保存并运行，得到图2-2、图2-3、图2-4所示。4 新建一个M文件，在打开的程序编辑框中输入程序3，保存并运行，得到图2-5、图2-6、图2-7所示。5 新建一个M文件，在打开的程序编辑框中输入程序4，保存并运行，得 到图2-8所示。参考文献1 徐明远，邵玉斌Matlab仿真在通信和电子工程中的应用西安电子科技大学出版社，20052 施晓红，周佳.精通GUI图形界面编程.北京大学出版社，20033 陈传波，金先级.数字图像处理.机械工业出版社，20044 陈怀琛，吴大正，高西全MATLAB及在电子信息课程中的应用北京：电子工业出版社，20035 赵红怡，张常年数字信号处理及MATLAB的实现北京：化学工业出版社，2001实验三 三维特殊图形实验目的1运用三维绘图命令(bar3、bar3h、stem3、contour3、waterfall)来绘制图形。2加深对矩阵和数学函数的理解。实验原理直方图是平常工作中经常用到的图形，它适用于对不同数据的比较，以及分析各个数据在总体中所占的比例，在MATLAB中用于绘制直方图的三维函数有bar3、bar3h，bar3用于绘制垂直方向的直方图，bar3h用于绘制水平方向的直方图，它们都是以输入数据矩阵的每一列为一组数据，并以相同的颜色表示，而把矩阵的行画在一起。4函数(stem3)绘制在x-y平面上扩展的三维枝干图，如果该函数只有一个向量输入参数，MATLAB将首先判断该向量是行向量还是列向量，然后将枝干图绘制在x=1或y=1处。本实验以对复平面上以t为半径的圆上取矢量x、y，绘制三维枝杆图为例，使三维数据可视化，避免输出大量的数据点。等高线图最常用于地理勘测中的地形标绘，在MATLAB中contour3用于绘制等高线图,它能够自动根据z值的最大值最小值来确定等高线的条数，也可根据给定的参数来取值。5瀑布图(waterfall)和网格图(mesh)是非常相似的，不同的是网格图不像瀑布图那样，把每条曲线都垂下，形成瀑布状。为了满足视觉效果，MATLAB还提供了动画，使用户看到图形的不同面。实验方法与内容1本实验要掌握的命令Bar3：绘制垂直方向的直方图。Bar3h：绘制水平方向的直方图。Stem3：绘制三维枝干图。Contour3：绘制等高线图。Waterfall：绘制瀑布图。View：设置视角。Shading faceted：使曲面上有小格。Colormap：设定图的颜色。Axis:设置坐标轴属性。2实验要点(1)改变view的方位角和俯仰角可变换立体图的视角。(2)shading faceted换为shading interp则使曲面上的小格平滑掉。3实验内容(1) 直方图bar3、bar3h程序1：1y=5 2 1;8 7 3;9 5 6;5 1 5;4 3 2; %定义了一个五行三列的矩阵 figure(1) %以第一个图形窗口作为当前图形输出窗口 bar3(y) %创建三维垂直方向直方图 figure(2) %以第二个图形窗口作为当前图形输出窗口 bar3h(y) %创建三维水平方向直方图程序运行结果如图3-1、图3-2所示：图3-1 矩阵垂直方向的直方图图3-2 矩阵水平方向的直方图从运行的结果我们可以看到，每一矩阵元素由一立方体表示出来，矩阵的每一列都是由相同的颜色表示，同学们可以很直观的看出该矩阵是几行几列的。(2) 三维枝干图stem3程序2：1t=(0:127)/128*2*pi; %定义t的范围x=t.*sin(t); %定义矢量xy=t.*cos(t); %定义矢量ystem3(x,y,t,fill) %以三个矢量x、y、t绘制三维枝杆图，并指定点为实心点view(65 30) %设置视角程序运行结果如图3-3所示：图3-3 三维枝干图从运行结果可以看出，是实心点的枝干图，颜色为默认的蓝色，我们可以在stem3(x,y,t)中指定图形的颜色及线型，还可以改变图形的视角。(3)三维等高线图contour3程序3：1x,y,z=peaks; %定义一高斯分布矩阵contour3(x,y,z,30) %生成30条等高线图程序运行结果如图3-4所示：图3-4 高斯分布矩阵的三维等高线图(4)瀑布图waterfall程序4：1Z= peaks(65); %定义一个6565的高斯分布矩阵waterfall(z); %画瀑布图shading faceted %使曲面上有小格colormap(copper); %设定颜色为铜色程序运行结果如图3-5所示：图3-5 高斯分布矩阵的瀑布图 同学们可以改变colormap(m)中m的参数，得到不同颜色的瀑布图，也可以运用课本上的例子，加深对waterfall命令的理解。实验步骤 1 进入Matlab之后，从FileNewM-File新建一个M文件。2 在打开的程序编辑框中输入程序1，保存并运行，得到图3-1、图3-2所示。3 新建一个M文件，在打开的程序编辑框中输入程序2，保存并运行，得到图3-3所示。4 新建一个M文件，在打开的程序编辑框中输入程序3，保存并运行，得到图3-4所示。5 新建一个M文件，在打开的程序编辑框中输入程序4，保存并运行，得到图3-5所示。参考文献1 徐明远，邵玉斌Matlab仿真在通信和电子工程中的应用西安电子科技大学出版社，20052 施晓红，周佳精通GUI图形界面编程北京大学出版社，20033 陈传波，金先级数字图像处理机械工业出版社，20044 陈怀琛，吴大正，高西全MATLAB及在电子信息课程中的应用北京：电子工业出版社，20035 赵红怡，张常年数字信号处理及MATLAB的实现北京：化学工业出版社，2001实验四 动画实验目的1 运用动画命令(movie、getframe、moviein)来达到图形的动画效果。2 加深对数学函数和相关三维绘图命令的理解。实验原理矩形函数的傅立叶变换是Sinc函数， sinc(r)=sin(r)/r，其中r是X-Y平面上的向径。该实验用面状图(surfl)命令，把sinc函数的立体图绘制出来，并采用动画命令使图形动起来，让用户看到图形的不同面，达到良好的视觉效果。实验方法与内容1本实验要掌握的命令Moviein：预留存储空间，即为帧函数(getframe)分配一个适当的矩阵。M=moviein(n)：创建有n列的矩阵M，该矩阵存储了n个放影帧。Getframe：录制作图的每一帧。Movie:播放产生动画效果。movie(M,n)：播放动画n次。如果n是负数，则每个循环是从前到后的，如果n是一个向量，则第一个元素表示播放的次数，后面的向量组成播放帧的清单。例如n = 10 4 4 2 1表示播放10次，播放的帧由4，4，2，1组成。Clear：清除内存中保存的变量。Shading faceted：使曲面上有小格。Colormap：设定图的颜色。 每个MATLAB图形窗口中都有一个彩色矩阵图，一个colormap是由一个n3的矩阵组成的，矩阵中的每一行由0到1的随机数构成并定义了一种特殊的颜色，这些数定义了R(红)、G(绿)、B(蓝)颜色组合。 Colormap(pink)：设定颜色为粉红色。 Colormap(copper)：设定颜色为铜色。 Colormap(gray)：设定颜色为灰黑色。 Colormap(hsv)：色调-饱和度-亮值彩色图。 Colormap(cool)：蓝绿和洋红阴影彩色图。 Colormap(hot)：黑-红-黄-白彩色图。Axis:设置坐标轴属性。Axis square：使x轴、y轴和z轴的长度相同。 Axis equal：使x轴、y轴和z轴的比例尺相同。 Axis(xmin,xmax,ymin,ymax,zmin,zmax)：设置坐标轴的范围。2实验要点(1) 可改变movie中的参数来达到播放次数的改变。(2) 注意movie、moviein、getframe的用法。3实验内容 程序1：1clear %清除内存中保存的变量M=moviein(16); %预先分配一个能够存储16帧的矩阵for j=1:16 %做16次循环 x=-8:.25:8;y=x;X,Y=meshgrid(x,y);%生成网格点坐标 R=sqrt(X.2+Y.2)+eps; %定义R Z=sin(R)./R; %定义Z Zq=sin(.2*pi*j).*Z; %定义Zq surfl(Z,15*j,8) %做图 axis(0,70,0,70,-1,1) %设定坐标的范围 colormap(copper); %设定颜色为铜色 shading flat %使曲面上的小格平滑掉 M(:,j)=getframe; %录制作图的每一帧，每次循环得到一帧end %结束循环movie(M,10,10) %反复播放20次，播放速度每秒10帧程序运行结果如图4-1所示：图4-1 sinc函数的动画我们可以看到该面状图是逆时针方向在旋转的，同学们也可以考虑一下用其它的命令使图形顺时针或上下旋转。实验步骤 1进入Matlab之后，从FileNewM-File新建一个M文件。2在打开的程序编辑框中输入程序1，保存并运行，得到图4-1所示。参考文献1 徐明远，邵玉斌Matlab仿真在通信和电子工程中的应用西安电子科技大学出版社，20052 施晓红，周佳精通GUI图形界面编程北京大学出版社，20033 陈传波，金先级数字图像处理.机械工业出版社，2004实验五 立体解析几何实验目的1运用三维命令(mesh)绘制立体解析几何图形。2加深对立体解析几何曲面的理解。实验原理在空间解析几何中每个曲面都与一个数学方程相对应，我们用有三个元素的向量来表示空间中的一个点，点的轨迹构成了空间曲面。球面的数学方程表达示为(x-x0)2+(y-y0)2+(z-z0)=a2,该方程表示以M0(x0,y0,z0)为球心，R为半径的球面方程，如果球心在原点，那么x0=y0=z0=0,从而球面方程为x2+y2+z2=R2。椭圆抛物面的数学方程为x2/2p+y2/2q=z(p,q同号)，如果p=q，则方程为x2/2p+y2/2p=z,(p0),此方程可看成是由xoz平面上的抛物线x2=2pz绕它的轴旋转而成的旋转曲面，这个曲面叫做旋转抛物面。3实验方法与内容1本实验要掌握的命令mesh： 绘制三维网格图。meshgrid：生成网格点坐标。2实验要点 注意命令meshgrid、mesh的用法。3实验内容(1) 绘制抛物曲面x2+y2=z程序1：2x=-4:.25:4; %定义x的范围y=x; %定义yX,Y=meshgrid(x,y); %生成网格点坐标Z=X.2+Y.2; %定义函数Zmesh(X,Y,Z) %绘制曲面图程序运行结果如图5-1所示：图5-1 二次抛物曲面x2+y2=z的图形(2)绘制球面x2+y2+z2=4程序2：1x=-1:.2:1; %定义x的范围y=x; %定义yX,Y=meshgrid(x,y); %生成网格点坐标Z=sqrt(4-X.2-Y.2)+eps; %定义函数Zmesh(X,Y,Z) %绘制曲面图程序运行结果如图5-2所示：图5-2 球面x2+y2+z2=4的图像(3)绘制锥面z2=3x2+3y2程序3：2clear %清除内存中保存的变量 x=-5:.5:5; %定义x的范围y=x; %定义yX,Y=meshgrid(x,y); %生成网格点坐标Z=sqrt(3.*(X.2+Y.2)+eps; %定义函数Zmesh(X,Y,Z) %绘制曲面图程序运行结果如图5-3所示：图5-3锥面z2=3x2+3y2的图像 (4) 绘制曲面z2=x2y2程序4：2X,Y=meshgrid(-3.14:.1:3.14); %生成网格点坐标Z=sqrt(X.2).*(Y.2); %定义函数Zmesh(X,Y,Z) %绘制曲面图程序运行结果如图5-4所示：图5-4绘制曲面z2=x2y2的图像实验步骤 1进入Matlab之后，从FileNewM-File新建一个M文件。2在打开的程序编辑框中输入程序1，保存并运行，得到图5-1所示。3 新建一个M文件，在打开的程序编辑框中输入程序2，保存并运行，得到图5-2所示。4 新建一个M文件，在打开的程序编辑框中输入程序3，保存并运行，得到图5-3所示。5 新建一个M文件，在打开的程序编辑框中输入程序3，保存并运行，得到图5-4所示。参考文献1 徐明远，邵玉斌Matlab仿真在通信和电子工程中的应用西安电子科技大学出版社，20052 石博强，滕贵法，李海鹏等Matlab数学计算范例教程中国铁道出版社，2004 3 同济大学数学教研室高等数学(第三版)上册 高等教育出版社，1996结 论为撰写本论文，通过访问国内外著名网站和查阅相关图书，搜集了大量关于MATLAB数据可视化研究的中英文资料。为了深刻理解数据可视化功能中的三维绘图命令， 翻译了MATLAB的help中三维绘图命令的用法。经过三个月的学习和实践，使我受益非浅，不但提高了我的理论知识，还加强了我的实际操作能力，深刻体会到该数学软件在该领域的作用是非常强大的，它把一些复杂数据和函数用图形表示出来，给用户提供了直观的可视化环境，漂亮的图形也给用户增加了学习兴趣。同时，我也总结出了一些教训，由于毕业设计时间较短，在设计过程中考虑问题不够全面，对三维绘图命令的一些难点还没达到深刻的理解。我想只要有了现在的知识，以后对它进一步学习研究将容易得多。参考文献1 徐明远，邵玉斌Matlab仿真在通信和电子工程中的应用西安电子科技大学出版社，2005.2 施晓红，周佳精通GUI图形界面编程北京大学出版社，2003.3 陈传波，金先级数字图像处理机械工业出版社，2004.4 陈怀琛，吴大正，高西全MATLAB及在电子信息课程中的应用北京：电子工业出版社，2003.5 赵红怡，张常年数字信号处理及MATLAB的实现北京：化学工业出版社，2001.6 张志涌. 精通MATLAB6.5版M. 北京:航空航天大学出版社， 2003.7 邓华等MATLAB通信仿真及应用实例祥解北京：人民邮电出版社，2003.8 施博强等MATLAB数学计算机范例教程北京：中国铁道出版社，2004.9 孙燮华关于Matlab符号工具箱的若干问题计算机应用，2000 (5).10 任英，王志强Matlab符号工具箱的开发及应用大连海事大学学报，2001 (2).11 John H.Mathews,kurtis D.Fink.Numerical Methods Using MATLAB. BEIJING:Publishing Ho