MATLAB——patch绘制多边形

patch原理

patch函数

1. patch(X,Y,C)
   

     使用 X 和 Y 的元素作为每个顶点的座标，以创建一个或多个填充多边形。patch 以您指定顶点的顺序连接这些顶点。要创建一个多边形，请将 X 和 Y 指定为向量。要创建多个多边形，请将 X 和 Y 指定为矩阵，其中每一列对应于一个多边形。C 决定多边形的颜色。

2. patch(X,Y,Z,C) 
   

     使用 X、Y 和 Z 在三维座标中创建多边形。要在三维视图中查看这些多边形，请使用 view(3) 命令。C 确定多边形的颜色。

3. patch('XData',X,'YData',Y)
   

     类似于 patch(X,Y,C)，不同之处在于您不需要为二维座标指定颜色数据。

4. patch('XData',X,'YData',Y,'ZData',Z)
   

     类似于 patch(X,Y,Z,C)，不同的是不需要为三维座标指定颜色数据。

5. patch('Faces',F,'Vertices',V) 
   

     创建一个或多个多边形，其中 V 指定顶点的值，F 定义要连接的顶点。当有多个多边形时，仅指定唯一顶点及其连接矩阵可以减小数据大小。为 V 中的每个行指定一个顶点。要创建一个多边形，请将 F 指定为向量。要创建多个多边形，请将 F 指定为矩阵，其中一行对应于一个多边形。不要求每个面都具有相同的顶点数。要指定不同数量的顶点，请以 NaN 值填充 F。

6. patch(S) 
   

     使用结构体 S 创建一个或多个多边形。结构体字段对应于补片属性名称，字段值对应于属性值。例如，S 可以包含字段 Faces 和 Vertices。

7. patch(___,Name,Value)
   

     创建多边形，并使用名称-值对组参数指定一个或多个补片属性。补片是包含所有已创建多边形的数据的对象。您可以使用上述语法中的任意输入参数组合指定补片属性。例如，‘LineWidth’,2 将所有多边形的轮廓宽度设置为 2 磅。

8. patch(ax,___) 
   

     将在由 ax 指定的座标区中，而不是当前座标区 (gca) 中创建补片。选项 ax 可以位于前面的语法中的任何输入参数组合之前。

9. p = patch(___) 
   

     返回包含所有多边形的数据的补片对象。使用 p 可在创建补片对象后查询并修改其属性。有关属性和说明的列表，请参阅 Patch 属性。

实例

  在此使用 patch(‘Faces’,F,‘Vertices’,V) 函数绘制长方体。

定义顶点

  长方体的顶点定义如下图所示，红色编号为顶点的编号。

连接顺序

定义连接顺序如下，对应上图看

faces = [1 2 3 4
        5 6 7 8
        4 3 6 5
        3 2 7 6
        2 1 8 7
        1 4 5 8];

连接顺序为：

1. 上面1->2->3->4顶点
2. 下面->5->6->7->8顶点
3. 后面->4->3->6->5顶点
4. 右面->3->2->7->6顶点
5. 前面->2->1->8->7顶点
6. 左面->1->4->5->8顶点

顶点对应点座标

各顶点座标如下，其中x表示按照图中顶点ID排序的情况下，各顶点的x座标，同理可得y，z座标向量，其中SL为尺度，即长宽高。

x = 0.5*SL(1)*[-1 1 1 -1 -1 1 1 -1]';
y = 0.5*SL(2)*[1 1 1 1 -1 -1 -1 -1]';
z = 0.5*SL(3)*[-1 -1 1 1 1 1 -1 -1]';
verts = zeros(3,8);
for i = 1:8
    verts(1:3,i) = [x(i);y(i);z(i)];
end

最终代码

SL = [1;1;1];
x = 0.5*SL(1)*[-1 1 1 -1 -1 1 1 -1]';
y = 0.5*SL(2)*[1 1 1 1 -1 -1 -1 -1]';
z = 0.5*SL(3)*[-1 -1 1 1 1 1 -1 -1]';

verts = zeros(3,8);
for i = 1:8
    verts(1:3,i) = [x(i);y(i);z(i)];
end

faces = [1 2 3 4
        5 6 7 8
        4 3 6 5
        3 2 7 6
        2 1 8 7
        1 4 5 8];
patch('Faces',faces,'Vertices',verts','FaceAlpha',0.1)    
view(3)

效果

呈现的效果如下：

  长方体的顶点定义如下图所示，红色编号为顶点的编号。

  如果想要旋转和移动，请移步博客：MATLAB——patch绘制长方体(cuboid)+长方体平移+长方体旋转