matlab导出3D彩色模型(surface类转stl，并对白模上色)

在matlab中绘制3维图形时，需要将3维图形导出到PPT中展示。但是直接导出图片效果欠佳，无法全方位展示。

最近学习了如何将matlab中的图形导出为stl模型，然后再采用简单的方法对模型上色。

中间尝试过matlab导出stl、ply、3dm等多种格式，其中stl格式的三维模型导出最为简便，其他格式导出需要获取所有定点和面的信息，但是isosurcafe函数我自己没整明白，所以最后还是选择stl模型。

1.matlab生成3维图形

matlab中绘制3维图形时通常采用surf、mesh等函数，生成surface类。
例如，我绘制一个全向天线方向图：
下面展示一些 内联代码片。

// 绘制全向天线方向图
theta =linspace(0,pi*2,50);% 定义方位角范围（以弧度表示）
phi = linspace(0+0.001*pi,pi+0.001*pi,50);% 定义俯仰角范围
% 创建网格
[Phi,Theta] = meshgrid(phi,theta);
r = sin(3*Phi).*cos(theta);
x = r.*sin(Phi ).*cos(Theta);
y = r.*sin(Phi ).*sin(Theta);
z = r.*cos(Phi );
figure(1);
surf(x,y,z);
xlabel('X');
ylabel('Y');
zlabel('Z');
title('Antenna Radiation Pattern in Polar Coordinates');

得到的结果如下图所示。
在这里插入图片描述
在matlab中，可以对该图形进行旋转，拖拽，以观察其在不同方位角和俯仰角的结果。但是在做PPT展示或者在其他没有matlab环境的电脑上需要分析展示时，无法做到该功能。

因此萌生了将该三维模型导出成标准格式的模型的想法。

2.surface转stl

将matlab中的surface类直接转为stl类较为简单，该函数有国外大佬在04年就写好了，直接下载并调用即可。下载链接

调用该函数也很简单，只要是网格类数据就可以直接调用。比如对于上面提到的天线方向图来说：

// 绘制全向天线方向图
theta =linspace(0,pi*2,50);% 定义方位角范围（以弧度表示）
phi = linspace(0+0.001*pi,pi+0.001*pi,50);% 定义俯仰角范围
% 创建网格
[Phi,Theta] = meshgrid(phi,theta);
r = sin(3*Phi).*cos(theta);
x = r.*sin(Phi ).*cos(Theta);
y = r.*sin(Phi ).*sin(Theta);
z = r.*cos(Phi );
figure(1);
surf(x,y,z);
xlabel('X');
ylabel('Y');
zlabel('Z');
title('Antenna Radiation Pattern in Polar Coordinates');
surf2stl('radio_antenna.stl',x,y,z)

只要在最后加上这个函数的调用即可。就可以得到白模文件。直接用windows自带的画图3D就可以打开查看。
在这里插入图片描述

3.白膜简易上色

由于stl模型文件的导出是不包含颜色数据的，因此导出的模型也叫白膜。用blender等专业工具可以对其上色，但是对于外行来说，我觉得用画图3D直接上色比较简单。

画图3D自带的上色方案比较简单粗暴，只有填充、绘画和贴图。填充的颜色单一，绘画步骤复杂，我选择的是贴图的方法。

首先先自己准备一张图片，我是用matlab画了一张彩图作为贴纸。
在这里插入图片描述
然后再画图3D中选择贴纸，调整贴纸位置，覆盖模型

最后就可以得到想要的彩色三维模型了

因为我这个模型的横切面是圆形的，所以我选择的图片是渐变的同心圆。最后体现的结果就是：离中心近的地方颜色偏暖，离中心远的地方颜色偏冷。通过颜色反应天线方向图的相对辐射强度。