使用插值在matlab简单绘制三维建模！

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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。

^' x# i& t: F6 P* E$ k

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。

4 g0 B9 t; l1 x. ]5 z9 U

1.什么是插值：

& ~& G8 j3 Z" C& P3 |+ J- ^7 n

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：

+ W7 q8 { X7 o' n

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。

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。

6 d( v7 O( ~9 p9 T5 f# Y' O. l) b' ?

2.Matlab的interp2命令：

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。

Interp2官方文档介绍（截取）：

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：

% f. ^" U2 |0 a' E% X( I1 q' m

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。

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。

2 D' p0 U+ ]6 C" F+ d

3.实例演示：

: R; a! {8 L. a3 v

以一个模拟平板表面温度模型实例为例：

/ {6 s9 O3 z/ U, L8 G4 `

程序：

2 ?' g& F* ?. Q- H0 y4 R

3 f9 L$ i. ~: m1 n& |" O, ?% G

（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）

0 F( I+ O( V$ l

效果图：

" n0 o( @9 ^# [( n# D$ S3 E

原始数据图片（温度值用随机函数生成）

" {! V% k$ |" }8 y4 D

样条插值：

1 g& b- a4 ]) l3 c$ _

双线性插值：

8 U: v' K, x8 V6 |" P

最近邻插值：

8 Y# t/ H: }4 o6 k

（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。）

4.延伸：

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！

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！

以下我随手画了两张（）

: {' o- l8 d7 f. X) ^! U: K0 ~

以上就是全部内容。

: Z# _4 y2 `9 n g0 n) z

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！

2019.10.10 十文字冰糖

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