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教你用Matlab制作立體動態(tài)相冊

 更新時間：2022年03月01日 11:59:53   作者：slandarer  
沒想到吧，MATLAB竟也能制作3D相冊！本文將為大家詳細介紹Matlab制作立體動態(tài)相冊的方法步驟，感興趣的小伙伴可以跟隨小編一起動手試一試

效果

教程部分

1 圖片導入與大小重設

需要有一個名為album的文件夾和當前m文件在同一文件夾，另外ablum文件夾內(nèi)至少要有一張jpg格式圖片

path='.\album\';%文件夾名稱
files=dir(fullfile(path,'*.jpg')); 
picNum=size(files,1);

%遍歷路徑下每一幅圖像
for i=1:picNum
   fileName=strcat(path,files(i).name); 
   img=imread(fileName);
   img=imresize(img,[120,120]);
   imgSet{i}=img;
end

我們注意到，這里用了一次imresize將突破變?yōu)?20x120大小，這里重設大小有三個作用：

  • 將不是方形的圖片變?yōu)榉叫?/li>
  • 將圖像設置固定大小，方便構(gòu)造網(wǎng)格放置圖片
  • 120x120的大小大約是能讓圖片表示清晰為前提下最小的大小，圖片太大的話運行會卡，太小的話不清晰

2 fig axes設置

% fig axes設置
fig=figure('units','pixels','position',[50 50 600 600],...
                       'Numbertitle','off','resize','off',...
                       'name','album3d','menubar','none');
ax=axes('parent',fig,'position',[-0.5 -0.5 2 2],...
   'XLim', [-6 6],...
   'YLim', [-6 6],...
   'ZLim', [-6 6],...
   'Visible','on',...
   'XTick',[], ...
   'YTick',[],...
   'Color',[0 0 0],...
   'DataAspectRatioMode','manual',...
   'CameraPositionMode','manual');
hold(ax,'on')

大部分設置大家都能看懂，這里講解一下一些比較少見的設置：

2.1 為什么 axes的’position’屬性不設置[0 0 1 1]?

因為是3D坐標軸，設置為[0 0 1 1]后旋轉(zhuǎn)起來效果是這樣的，所以我們axes要設置的比figure大一圈：

2.2 為什么要設置CameraPositionMode這一奇怪的屬性？

因為我們后期要頻繁改變CameraPosition這一屬性，而CameraPositionMode設置為manual可以讓視角完全按照CameraPosition的數(shù)值來調(diào)整，至于為什么要調(diào)整視角呢？

當然是因為如果對圖像位置數(shù)據(jù)進行處理數(shù)據(jù)量會賊大，因此我們不妨直接轉(zhuǎn)動axes視角而非轉(zhuǎn)動圖片。

3 繪制圖形句柄

就是繪制小型立方體，中型立方體和大型立方體，其中鼠標移動到中型立方體中心時中型立方體變成大型立方體，這個可以靠設置圖形對象的XData,YData,ZData數(shù)值來改變

3.1 構(gòu)造網(wǎng)格

由于surf曲面圖可以將圖像貼在上面，還可以設置透明度，我們決定用surf函數(shù)來繪制，要貼圖首先要將曲面繪制出來，就要先構(gòu)造曲面網(wǎng)格：

% 用于繪制圖片的網(wǎng)格
[XMesh,YMesh]=meshgrid(linspace(-1,1,120),linspace(-1,1,120));
ZMesh=ones(120,120);

3.2 繪制小型立方體

% 繪制圖片立方體
surfPic(1)=surf(XMesh,YMesh,ZMesh,'CData',imgSet{mod(0,picNum)+1},'EdgeColor','none','FaceColor','interp');
surfPic(2)=surf(XMesh,YMesh(end:-1:1,:),-ZMesh,'CData',imgSet{mod(1,picNum)+1},'EdgeColor','none','FaceColor','interp');
surfPic(3)=surf(ZMesh,XMesh,YMesh(end:-1:1,:),'CData',imgSet{mod(2,picNum)+1},'EdgeColor','none','FaceColor','interp');
surfPic(4)=surf(XMesh,ZMesh,YMesh(end:-1:1,:),'CData',imgSet{mod(3,picNum)+1},'EdgeColor','none','FaceColor','interp');
surfPic(5)=surf(-ZMesh,XMesh,YMesh(end:-1:1,:),'CData',imgSet{mod(4,picNum)+1},'EdgeColor','none','FaceColor','interp');
surfPic(6)=surf(XMesh,-ZMesh,YMesh(end:-1:1,:),'CData',imgSet{mod(5,picNum)+1},'EdgeColor','none','FaceColor','interp');

3.3 繪制中型立方體

有了小型立方體，中型的繪制起來就簡單了起來，甚至可以用一個for循環(huán)解決，只需要循環(huán)提取小型立方體的XData,YData,ZData數(shù)據(jù)后乘以1.5繪制圖像，并設置透明度即可：

% 依靠小立方體數(shù)據(jù)繪制中等立方體
for i=1:6
    surfPicA(i)=surf(surfPic(i).XData.*1.5,surfPic(i).YData.*1.5,surfPic(i).ZData.*1.5,...
        'CData',surfPic(i).CData,'EdgeColor','none','FaceColor','interp','FaceAlpha',0.7);  
end

3.4 大型立方體參數(shù)設置

大型立方體參數(shù)設置時就沒那么簡單，如果直接乘以2.5，圖片與圖片之間會沒有縫隙，因此我們XData,YData,ZData數(shù)據(jù)雖然都要變大，但是要乘以不一樣的數(shù)值，而且各個方向上乘的數(shù)值不同，因此我們可以事先設立一個矩陣，用來存儲其參數(shù)：

% 用來調(diào)整放大比例的矩陣
resizeMat=[2 2 2.5;2 2 2.5;2.5 2 2;
           2 2.5 2;2.5 2 2;2 2.5 2];

想直接畫大型正方形可以試試如下代碼：

% 最大圖片繪制       
% for i=1:6
%     surfPicB(i)=surf(surfPic(i).XData.*resizeMat(i,1),...
%                      surfPic(i).YData.*resizeMat(i,2),...
%                      surfPic(i).ZData.*resizeMat(i,3),...
%                      'CData',surfPic(i).CData,'EdgeColor',...
%                      'none','FaceColor','interp','FaceAlpha',0.7);  
% end

4 立方體旋轉(zhuǎn)

我們只需要設置一個timer函數(shù)不斷調(diào)整CameraPosition即可：

fps=40;theta=0;
rotateTimer=timer('ExecutionMode', 'FixedRate', 'Period',1/fps, 'TimerFcn', @rotateCube);
start(rotateTimer)

    function rotateCube(~,~)
        theta=theta+0.02;
        ax.CameraPosition=[cos(theta)*5*sqrt(2),sin(theta)*5*sqrt(2),5];
    end

5 獲取鼠標與中心點的距離

本來想直接在timer調(diào)用的函數(shù)里寫get(fig,‘CurrentPoint’);來獲得鼠標當前位置的，但發(fā)現(xiàn)這樣寫只有鼠標點擊窗口才會有反應，并不是鼠標移動就會有反應，因此我們再構(gòu)造一個WindowButtonMotionFcn回調(diào)，?。?！這一部分代碼要寫在上一步代碼的前面！??！

lastDis=300;
preDis=300;
set(fig,'WindowButtonMotionFcn',@move2center)    
    function move2center(~,~)
        xy=get(fig,'CurrentPoint');
        preDis=sqrt(sum((xy-[300,300]).^2));
    end

preDis就是鼠標到圖片中心的位置，我為什么要設置一個lastDis呢，因為每次移動鼠標都更新圖像實在太卡了，因此我們要加一個判定，當且僅當以下兩種情況更新圖片大小

  • 之前鼠標距離中心>=150，現(xiàn)在<150
  • 之前鼠標距離中心<150，現(xiàn)在>=150

6 鼠標移動到fig中心時更新圖片

將之前的rotateCube函數(shù)改成這樣：

function rotateCube(~,~)
        theta=theta+0.02;
        ax.CameraPosition=[cos(theta)*5*sqrt(2),sin(theta)*5*sqrt(2),5];
        if (~all([preDis lastDis]<150))&&any([preDis lastDis]<150)
            for ii=1:6
                if preDis<150
                    surfPicA(ii).XData=surfPic(ii).XData.*resizeMat(ii,1);
                    surfPicA(ii).YData=surfPic(ii).YData.*resizeMat(ii,2);
                    surfPicA(ii).ZData=surfPic(ii).ZData.*resizeMat(ii,3);
                else
                    surfPicA(ii).XData=surfPic(ii).XData.*1.5;
                    surfPicA(ii).YData=surfPic(ii).YData.*1.5;
                    surfPicA(ii).ZData=surfPic(ii).ZData.*1.5;
                end
            end
        end
        lastDis=preDis;
    end

其中：

(~all([preDis lastDis]<150))&&any([preDis lastDis]<150)

是用來判斷上一次鼠標位置和當前鼠標位置是否只有一個距離中心<150

另：

for 循環(huán)中使用else來判斷應該繪制大圖片還是中等圖片

完整代碼

function album3d
path='.\album\';%文件夾名稱
files=dir(fullfile(path,'*.jpg')); 
picNum=size(files,1);

%遍歷路徑下每一幅圖像
for i=1:picNum
   fileName=strcat(path,files(i).name); 
   img=imread(fileName);
   img=imresize(img,[120,120]);
   imgSet{i}=img;
end

% fig axes設置
fig=figure('units','pixels','position',[50 50 600 600],...
                       'Numbertitle','off','resize','off',...
                       'name','album3d','menubar','none');
ax=axes('parent',fig,'position',[-0.5 -0.5 2 2],...
   'XLim', [-6 6],...
   'YLim', [-6 6],...
   'ZLim', [-6 6],...
   'Visible','on',...
   'XTick',[], ...
   'YTick',[],...
   'Color',[0 0 0],...
   'DataAspectRatioMode','manual',...
   'CameraPositionMode','manual');
hold(ax,'on')
ax.CameraPosition=[5 5 5];

% 用于繪制圖片的網(wǎng)格
[XMesh,YMesh]=meshgrid(linspace(-1,1,120),linspace(-1,1,120));
ZMesh=ones(120,120);

% 繪制圖片立方體
surfPic(1)=surf(XMesh,YMesh,ZMesh,'CData',imgSet{mod(0,picNum)+1},'EdgeColor','none','FaceColor','interp');
surfPic(2)=surf(XMesh,YMesh(end:-1:1,:),-ZMesh,'CData',imgSet{mod(1,picNum)+1},'EdgeColor','none','FaceColor','interp');
surfPic(3)=surf(ZMesh,XMesh,YMesh(end:-1:1,:),'CData',imgSet{mod(2,picNum)+1},'EdgeColor','none','FaceColor','interp');
surfPic(4)=surf(XMesh,ZMesh,YMesh(end:-1:1,:),'CData',imgSet{mod(3,picNum)+1},'EdgeColor','none','FaceColor','interp');
surfPic(5)=surf(-ZMesh,XMesh,YMesh(end:-1:1,:),'CData',imgSet{mod(4,picNum)+1},'EdgeColor','none','FaceColor','interp');
surfPic(6)=surf(XMesh,-ZMesh,YMesh(end:-1:1,:),'CData',imgSet{mod(5,picNum)+1},'EdgeColor','none','FaceColor','interp');

% 依靠小立方體數(shù)據(jù)繪制中等立方體
for i=1:6
    surfPicA(i)=surf(surfPic(i).XData.*1.5,surfPic(i).YData.*1.5,surfPic(i).ZData.*1.5,...
        'CData',surfPic(i).CData,'EdgeColor','none','FaceColor','interp','FaceAlpha',0.7);  
end

% 用來調(diào)整放大比例的矩陣
resizeMat=[2 2 2.5;2 2 2.5;2.5 2 2;
           2 2.5 2;2.5 2 2;2 2.5 2];

% 最大圖片繪制       
% for i=1:6
%     surfPicB(i)=surf(surfPic(i).XData.*resizeMat(i,1),...
%                      surfPic(i).YData.*resizeMat(i,2),...
%                      surfPic(i).ZData.*resizeMat(i,3),...
%                      'CData',surfPic(i).CData,'EdgeColor',...
%                      'none','FaceColor','interp','FaceAlpha',0.7);  
% end     


lastDis=300;
preDis=300;
set(fig,'WindowButtonMotionFcn',@move2center)    
    function move2center(~,~)
        xy=get(fig,'CurrentPoint');
        preDis=sqrt(sum((xy-[300,300]).^2));
    end



fps=40;theta=0;
rotateTimer=timer('ExecutionMode', 'FixedRate', 'Period',1/fps, 'TimerFcn', @rotateCube);
start(rotateTimer)



    function rotateCube(~,~)
        theta=theta+0.02;
        ax.CameraPosition=[cos(theta)*5*sqrt(2),sin(theta)*5*sqrt(2),5];
        if (~all([preDis lastDis]<150))&&any([preDis lastDis]<150)
            for ii=1:6
                if preDis<150
                    surfPicA(ii).XData=surfPic(ii).XData.*resizeMat(ii,1);
                    surfPicA(ii).YData=surfPic(ii).YData.*resizeMat(ii,2);
                    surfPicA(ii).ZData=surfPic(ii).ZData.*resizeMat(ii,3);
                else
                    surfPicA(ii).XData=surfPic(ii).XData.*1.5;
                    surfPicA(ii).YData=surfPic(ii).YData.*1.5;
                    surfPicA(ii).ZData=surfPic(ii).ZData.*1.5;
                end
            end
        end
        lastDis=preDis;
    end




% 棄用方案：太卡
% set(fig,'WindowButtonMotionFcn',@move2center)    
%     function move2center(~,~)
%         xy=get(fig,'CurrentPoint');
%         dis=sum((xy-[300,300]).^2);
%         for ii=1:6
%             if dis<200
%                 surfPicA(ii).XData=surfPic(ii).XData.*resizeMat(ii,1);
%                 surfPicA(ii).YData=surfPic(ii).YData.*resizeMat(ii,2);
%                 surfPicA(ii).ZData=surfPic(ii).ZData.*resizeMat(ii,3);
%             else
%                 surfPicA(ii).XData=surfPic(ii).XData;
%                 surfPicA(ii).YData=surfPic(ii).YData;
%                 surfPicA(ii).ZData=surfPic(ii).ZData;
%             end    
%         end
%         
%         
%         
%     end

end

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