<think>我们想要将起点和终点从点标记更改为矩形区域。在3D图中,矩形区域可以用一个平面矩形表示,但通常我们使用patch函数来绘制多边形(例如矩形)。
思路:
1. 起点和终点不再是一个点,而是一个矩形区域。假设矩形在XY平面上,高度(Z值)与起点/终点相同,矩形的大小由我们指定。
2. 我们可以定义矩形的四个角点,然后使用patch函数绘制一个矩形。
3. 为了表示起点和终点,我们可以用不同的颜色填充这两个矩形。
具体步骤:
假设矩形的宽度和高度(在XY平面上的尺寸)为rect_size(例如100米)。那么起点矩形的四个角点为:
start_rect = [start_point(1)-rect_size/2, start_point(2)-rect_size/2, start_point(3);
start_point(1)+rect_size/2, start_point(2)-rect_size/2, start_point(3);
start_point(1)+rect_size/2, start_point(2)+rect_size/2, start_point(3);
start_point(1)-rect_size/2, start_point(2)+rect_size/2, start_point(3)];
同样定义终点的矩形。
注意:这里假设矩形是水平放置(平行于XY平面)。如果希望矩形垂直于地面(比如在XZ或YZ平面),则需要调整。
然后使用patch函数绘制:
patch(ax, start_rect(:,1), start_rect(:,2), start_rect(:,3), 'g', 'FaceAlpha', 0.5);
这里设置面颜色为绿色,并设置透明度0.5。
同时,我们可能还想保留文字标注,但需要调整位置,因为现在起点和终点是一个区域,我们可以将文字标注在区域中心的上方。
修改代码:
将原来的plot3和text替换为patch和新的text。
注意:如果矩形区域绘制后覆盖了轨迹线,我们可以调整绘制顺序,先绘制轨迹再绘制矩形,或者调整Z轴高度使矩形稍微高于轨迹(例如加一个小的偏移量)。
示例代码:
假设rect_size = 200; % 矩形区域的边长(单位与坐标一致)
起点矩形:
rect_size = 200;
start_rect = [start_point(1)-rect_size/2, start_point(2)-rect_size/2, start_point(3);
start_point(1)+rect_size/2, start_point(2)-rect_size/2, start_point(3);
start_point(1)+rect_size/2, start_point(2)+rect_size/2, start_point(3);
start_point(1)-rect_size/2, start_point(2)+rect_size/2, start_point(3)];
% 绘制起点矩形
patch(ax, 'XData', start_rect(:,1), 'YData', start_rect(:,2), 'ZData', start_rect(:,3), ...
'FaceColor', 'g', 'FaceAlpha', 0.5, 'EdgeColor', 'g');
% 在起点矩形上方添加文字
text(ax, start_point(1), start_point(2), start_point(3)+300, 'Start', 'Color', 'g', 'FontSize', 12);
同样绘制终点矩形(颜色为红色)。
但要注意:矩形的四个点必须按照顺序连接,形成一个四边形。这里我们定义的是逆时针顺序,patch会自动连接。
另一种方法是使用fill3函数,但fill3在3D坐标中也是绘制一个平面多边形,用法类似。
考虑到轨迹是3D的,但矩形是水平放置,如果轨迹在高度上有变化,这样绘制是合理的。
如果希望矩形垂直于轨迹方向,需要计算轨迹在起点处的切线方向,然后使矩形垂直于该切线,这会更复杂。当前需求是矩形区域,我们假设水平放置。
因此,修改代码如下:
</think>### 解决方案:将起点和终点标记更改为矩形区域
#### 问题分析
当前代码将起点和终点绘制为单个点标记(圆形)。要改为矩形区域,需要:
1. 使用`patch`函数绘制矩形而非`plot3`绘制点
2. 定义矩形的四个角点坐标
3. 设置填充颜色和透明度
4. 调整文字标注位置使其位于矩形上方
#### 完整实现代码
```matlab
% 定义矩形尺寸(单位与坐标一致)
rect_width = 500; % 矩形宽度
rect_depth = 500; % 矩形深度
height_offset = 50; % 矩形高度偏移(避免与轨迹重叠)
% 绘制起点矩形区域
start_rect = [
start_point(1) - rect_width/2, start_point(2) - rect_depth/2, start_point(3);
start_point(1) + rect_width/2, start_point(2) - rect_depth/2, start_point(3);
start_point(1) + rect_width/2, start_point(2) + rect_depth/2, start_point(3);
start_point(1) - rect_width/2, start_point(2) + rect_depth/2, start_point(3);
]; % 四个角点坐标
patch(ax, ...
'XData', start_rect(:,1), ...
'YData', start_rect(:,2), ...
'ZData', start_rect(:,3) + height_offset, ...
'FaceColor', 'g', ...
'FaceAlpha', 0.5, ...
'EdgeColor', 'k', ...
'LineWidth', 1.5);
% 绘制终点矩形区域
end_rect = [
end_point(1) - rect_width/2, end_point(2) - rect_depth/2, end_point(3);
end_point(1) + rect_width/2, end_point(2) - rect_depth/2, end_point(3);
end_point(1) + rect_width/2, end_point(2) + rect_depth/2, end_point(3);
end_point(1) - rect_width/2, end_point(2) + rect_depth/2, end_point(3);
];
patch(ax, ...
'XData', end_rect(:,1), ...
'YData', end_rect(:,2), ...
'ZData', end_rect(:,3) + height_offset, ...
'FaceColor', 'r', ...
'FaceAlpha', 0.5, ...
'EdgeColor', 'k', ...
'LineWidth', 1.5);
% 添加文字标注(位于矩形中心上方)
text(ax, ...
start_point(1), start_point(2), start_point(3) + rect_width/2 + 200, ...
'Start Zone', ...
'Color', 'g', ...
'FontSize', 12, ...
'FontWeight', 'bold', ...
'HorizontalAlignment', 'center');
text(ax, ...
end_point(1), end_point(2), end_point(3) + rect_width/2 + 200, ...
'End Zone', ...
'Color', 'r', ...
'FontSize', 12, ...
'FontWeight', 'bold', ...
'HorizontalAlignment', 'center');
```
### 关键改进说明
1. **矩形定义**:
- 通过计算四个角点坐标定义矩形区域
- 使用`rect_width`和`rect_depth`控制矩形尺寸
- `height_offset`防止矩形与轨迹重叠
2. **三维矩形绘制**:
```matlab
patch('XData', X, 'YData', Y, 'ZData', Z, ...)
```
- `patch`函数支持三维空间中的多边形绘制
- `FaceAlpha`设置透明度使下方轨迹可见
- `EdgeColor`和`LineWidth`增强边界可视性
3. **文字标注优化**:
- 位置计算:`start_point(3) + rect_width/2 + 200`
- 居中显示:`'HorizontalAlignment', 'center'`
- 加粗字体:`'FontWeight', 'bold'`增强可读性
4. **动态调整技巧**:
```matlab
% 根据视图自动调整矩形尺寸
view_range = diff(ax.ZLim);
rect_size = view_range * 0.05; % 占视图范围的5%
```
可根据当前坐标轴范围自动计算合适的矩形尺寸
### 高级应用:旋转矩形
如果希望矩形与轨迹方向对齐:
```matlab
% 计算起点处的轨迹方向向量
dir_vec = sim_path(:,2) - sim_path(:,1);
dir_vec = dir_vec / norm(dir_vec); % 单位化
% 计算垂直方向
perp_vec = cross(dir_vec, [0; 0; 1]);
perp_vec = perp_vec / norm(perp_vec);
% 构建旋转后的矩形
rotated_rect = start_point + [
-dir_vec*rect_width/2 - perp_vec*rect_depth/2
dir_vec*rect_width/2 - perp_vec*rect_depth/2
dir_vec*rect_width/2 + perp_vec*rect_depth/2
-dir_vec*rect_width/2 + perp_vec*rect_depth/2
];
```