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- [x,y]=meshgrid(0:31); n=2; D0=200;
. i4 T' u* j$ e. @2 a2 h$ A2 H - D=sqrt((x-16).^2+(y-16).^2); z=1./(1+D.^(2*n)/D0); % 计算滤波器
; a6 |: |1 }' U- n% | - subplot(221), surf(x,y,z), view(0,90); axis([0,31,0,31,0,1]); % 俯视图
2 f& I( z+ \9 W* Z\" D\" [ - subplot(222), surf(x,y,z), view(90,0); axis([0,31,0,31,0,1]); % 侧视图
Z6 ^8 @5 ?; Q - subplot(223), surf(x,y,z), view(0,0); axis([0,31,0,31,0,1]); % 正视图; F! ~1 X) z, A* ?7 _1 h/ w
- subplot(224), surf(x,y,z), axis([0,31,0,31,0,1]); % 三维图# j' U( Z) W/ @) N
复制代码 1. **`[x,y]=meshgrid(0:31);`*** |4 B8 M- B: R, w3 }
- 使用 `meshgrid` 函数生成一个二维网格,其中 `x` 和 `y` 的范围是从 0 到 31。 `x` 和 `y` 矩阵的维度相同,用于后续计算。7 P. o& d" s1 a
* y+ i5 A" l& v) u; a a
2. **`n=2; D0=200;`**
. S( W1 |! B- z- Z - 设置两个变量: `n` 为滤波器的阶数,`D0` 是参考距离。这里 `n=2` 表示滤波器的特性与距离的平方成正比。
+ W$ X0 n7 I$ W9 h
' f' k, X' O* @( [. g. i3. **`D=sqrt((x-16).^2+(y-16).^2);`**0 c- T& L( q$ `/ E
- 计算每个点 \((x, y)\) 到中心点 \((16, 16)\) 的距离,形成一个距中心点的距离矩阵 `D`。这里使用了欧几里得距离公式。
8 W6 w# r b! F1 Y; l+ E% ?1 F. a1 ?' H
4. **`z=1./(1+D.^(2*n)/D0);`** h( ?7 U) V& E$ ^8 S6 _) H
- 根据定义的距离矩阵 `D` 计算滤波器的响应 `z`。这个公式表示在频域中,随着距离的增加,滤波器的响应会减小。`D.^(2*n)` 是距离的平方与 `n` 相关,`D0` 用于调整距离的影响程度。. L8 x1 Y1 U# s
. j! C/ V: r) @+ k! m# B! @; J( T5. **`subplot(221), surf(x,y,z), view(0,90); axis([0,31,0,31,0,1]);`**
) c! r& u5 Z0 y K* d& \ - 首先创建一个 2x2 的图形网格,选中第一个子图 (`221`)。
1 _6 w9 N& Y+ e" s$ ` - 使用 `surf` 函数绘制 `x, y, z` 的三维表面图,`view(0,90)` 表示从顶部俯视(XZ 平面),`axis([0,31,0,31,0,1])` 设置坐标轴的范围,保持 Z 值在[0, 1]之间。
( `# p$ `2 T0 l
- ~1 i2 W5 o7 I# }2 [6. **`subplot(222), surf(x,y,z), view(90,0); axis([0,31,0,31,0,1]);`**$ k" _0 b- d' o
- 在第二个子图 (`222`) 中绘制图形,`view(90,0)` 表示从侧面(YZ 平面)观察,其他设置同样保持 Z 值在[0, 1]之间。+ D/ u- m' k. \8 {9 V/ K" F
4 ?6 a# l# ~$ M; f0 E; Y
7. **`subplot(223), surf(x,y,z), view(0,0); axis([0,31,0,31,0,1]);`**$ {8 u0 c8 R8 n- v
- 在第三个子图 (`223`) 中绘制图形,`view(0,0)` 表示从前面(XY 平面)观察,设置与前面相同。
3 G' w$ Z. y( y7 \2 r+ ?* t* ~2 ^
8. **`subplot(224), surf(x,y,z), axis([0,31,0,31,0,1]);`**
# U, J, l4 O! x. _ - 在第四个子图 (`224`) 中绘制完整的三维图,视角默认为默认的三维视角,范围设置同样保持在[0, 31]和[0, 1]之间。
' G6 Z H5 {" w( a s& ]0 H# K+ s+ x8 v: }8 {( E
### 知识点总结:
0 N; E) f6 L$ L9 T1 E2 _
4 n: ]% M z/ I' I9 V- **`meshgrid` 函数**:
/ o& ?: J. O$ P+ h: k- n - `meshgrid` 是 MATLAB 中常用的一个函数,用于生成二维坐标网格,适合用于函数的可视化和计算。
?% V, l- U* s- [3 @3 m0 v+ C! A% D) f* n
- **滤波器响应处理**:
- N6 o. u4 F: g/ W+ U# a - 滤波器的设计通常与其频率特性和距离有关。该代码使用的公式 `z=1./(1+D.^(2*n)/D0)` 反映了距离对滤波器输出的影响。+ f( y) e8 g7 P! G+ q- z- V/ p
3 K" I# v& a8 o$ y滤波器设计在信号处理和图像处理等领域非常重要。* _) Y3 Y8 Z$ k3 I9 O" f
* d+ Y* V8 Y) l7 k$ p z- **距离计算**:% X7 b2 H/ y+ x2 B% N/ w% y" z
- 使用欧几里得距离公式来衡量每个点到中心点的距离,其中 \((16, 16)\) 是矩阵中心。这对于中心对称的滤波器非常常见。: o# Z6 W. l& [3 j9 H' n N
: ^$ j. y: O( y/ _- i5 ]
- **`surf` 函数**:
* P0 ^- @6 A% w T% S {6 N& y9 Y - `surf` 函数绘制三维表面,是数据可视化的重要工具。它可以显示函数在三维空间中的变化,并帮助理解数据的性质。
' I# n3 D. H8 E! M8 L- a6 d' m! R r* x- Y
- **`subplot` 函数**:
* }3 L: s; m+ }! X o, N' X. W - `subplot` 可以在同一图形窗口中创建多个子图,从而便于比较不同视角下的同一数据。在该代码中,它展示了滤波器的响应在不同视角下的变化。
' _) h$ ]0 p& [( t. W0 n( s+ L) c; H3 N4 C- G2 \9 D% J
- **视图设置**:6 h3 x& J6 U" f6 }, Y
- `view` 函数允许用户设置观察角度,以获取不同的视觉效果。通过不同的视角(俯视图、侧视图、前视图),能够揭示数据的不同特征。
3 z0 J$ V5 U" X: S
9 ?3 F; K+ X8 a8 m* ~通过这些知识点和代码示例的结合,可以清晰地理解如何在 MATLAB 中构建和可视化二位滤波器响应,观察其在不同观察角度下的特性。
( x* P8 v, ~0 `+ M
`# ? G5 @% I, x& }# Y; `" u- ?2 X6 ~3 G+ \5 M& a# B& z. X
7 F `* U2 X3 }& Z
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