收藏本站 劰载中...网站公告 | 吾爱海洋论坛交流QQ群:835383472

使用插值在matlab简单绘制三维建模!

[复制链接]
* j4 G( G5 T' o1 H

Matlab是一门功能强大的语言,不过一直地位尴尬,不冷不热。尽管很多学生都跟它打过交道,但大多浅尝辄止,用完完事。

$ I. G4 R9 [8 a T1 G

写这篇文章缘于我昨天接了一张matlab的三维模型的外包,出图的时候用了插值算法。在与同学朋友交流的过程中,我发现身边的很多大佬都不了解matlab里的这个很实用的插值命令。关于这方面,网络上也没有讲的很详细的文章,这才斗胆来置喙。

8 J; a; [' b% X: Q8 W

1.什么是插值:

8 g' J, M* i' H# _) d: @3 {

学过离散数学的人应该都知道插值的定义。这里简单地介绍一下插值的概念:

在离散数据的基础上补插连续函数,使得这条连续曲线通过全部给定的离散数据点。(百 度百科定义)

· 用一个简单的方式讲:

* ` C4 f: g) w7 t8 w. B

插值方法可以将给定的一些孤立数据点拟合成一个完整的函数。

- _6 s' ], r- Y9 E2 V P

插值实现的方法很多,例如多项式(牛顿插值),埃尔米特,样条插值,高斯三角插值,分段插值等。如果对插值有兴趣又不想太深入了解,可以仅搜索一下牛顿插值的推理。

+ u1 ^- X5 r% e! T( D3 U, K8 h+ a% x

2.Matlab的interp2命令:

4 A- a* g1 [- o% X

interp是matlab自带的插值函数,我们将用这个函数来画我们的三维模型。使用时候可以自己定义想要以实现插值的方式。interp1是对一维数据的插值,本文只讲述针对二维数据的插值命令interp2。

& K# r/ s+ n$ F

Interp2官方文档介绍(截取):

U0 u0 z- n3 S# u& O- }6 Y1 A5 O

Vq = interp2(X,Y,V,Xq,Yq) interpolates to find Vq, the values of theunderlying 2-D function V at the query points in matrices Xq and Yq.

Matrices X and Y specify the points at which the data V is given.Xq can be a row vector, in which case it specifies a matrix with constant columns. Similarly, Yq can be a column vector and it specifies a matrix with constant rows.

百度翻译:

3 D# @5 E' u3 w% p: W& y$ m: Y9 I

vq=interp2(x,y,v,xq,yq)插值以查找vq,即矩阵xq和yq中查询点处底层二维函数v的值。

矩阵x和y指定给数据v的点。xq可以是行向量,在这种情况下,它指定一个具有常量列的矩阵。类似地,yq可以是列向量,它指定一个具有常量行的矩阵。

简单地加以解释一下,interp2函数中的五个参数,前两个参数分别存储已知插值点的两个坐标,第三个参数是插值点的数据。后两个参数是预测点,返回的是预测点在拟合插值函数上的数据。

8 T( N3 k8 v# n& \

Interp2被重载过多次,调用方法也很多,有兴趣者可自行搜索官方文档。上述仅为较常用一例,下文实例演示时也是使用的这个范式。

) k' _( Z2 C O R$ v' f( q

3.实例演示:

* A7 @3 y8 `' F! v0 I# r

以一个模拟平板表面温度模型实例为例:

/ d3 d: C1 i( i/ M+ J3 Z& U& C6 Q

程序:

1 Y7 Y9 T: r+ s* G( a h8 m3 d
V: k. q- L$ t5 O. F# v7 }/ p

(截图中interp2函数的第六个参数是对插值方法的选择,interp2提供了最近邻插值(nearest),双线性插值(linear),样条曲线插值(spline),双三次插值(cubic)五种插值方法以供选择)

' l2 v3 Y( w+ Y* m! I7 E. j

效果图:

8 b- G' R4 M; ]% m

原始数据图片(温度值用随机函数生成)

6 g' K3 E9 C# e# @# e% w! x' R6 p
# O0 N& t4 { t

样条插值:

# ]$ `0 t/ M" T/ V
, n% d3 N6 w e5 q

双线性插值:

?' F/ h Y+ o. i, s$ ?
/ L8 W& j) V* c

最近邻插值:

; L' p! I) n( u: ]$ ~% f; k7 E
$ {, _; q# S7 z. r

(由于每次程序运行都会随机生成一次新的温度初始值,所以插值图案起伏规律有所不同。)

& z+ E+ P4 s/ E" u$ `

4.延伸:

T8 K1 m X& |2 }. R

有了这个插值的方法,我们就可以使用同一个程序模板。只需要改变插值点的数值就能在matlab中简单地画出三维模型!

; {7 F: p# E5 B1 D+ G/ f; F

也许有时候插值点太少精度会不够,或是插值点过多,图像变得粗糙不平。但如果你需要根据某图绘制出一个相似的形状时,这仍然不失为一个好用的画三维模型图的方法!

- a7 J6 `0 m+ ]# j

以下我随手画了两张()

& w2 r. ^( S' l4 b: {
3 v2 G( ?2 Z: b0 s
& i5 u) j; Q* ~3 p/ x9 p

以上就是全部内容。

$ b9 |8 h! T0 O+ |) Y

每次都是在社区中看大佬的文章(),第一次写文章回馈社区,多有疏漏欢迎指正!

) o+ ?2 }8 Z U9 M/ o6 X

2019.10.10 十文字冰糖

0 D1 I, o. @8 l 0 \9 m9 J' N1 ?* @6 h4 N% c! u0 y7 `# R" N6 D3 A0 | $ f" A0 L# ~) f' X; }$ W: |- {. O2 T 6 {3 S- L. Y/ w( C
回复

举报 使用道具

相关帖子

全部回帖
暂无回帖,快来参与回复吧
懒得打字?点击右侧快捷回复 【吾爱海洋论坛发文有奖】
您需要登录后才可以回帖 登录 | 立即注册
天笃
活跃在2026-4-4
快速回复 返回顶部 返回列表