二维的旋转平移矩阵

在二维空间中,旋转和平移变换可以通过2x2的旋转矩阵和2x3的变换矩阵来表示。

二维旋转矩阵用于表示一个点或向量在二维平面上的旋转。对于绕原点逆时针旋转θ角的变换,其旋转矩阵为:

复制代码

复制代码

|---|-----------------------|
| | R = | cosθ -sinθ | |
| | | sinθ cosθ | |

如果有一个二维点P(x, y),则旋转后的点P'(x', y')可以通过矩阵乘法得到:

复制代码

复制代码

|---|--------------------------------|
| | | x' | | cosθ -sinθ | | x | |
| | | y' | = | sinθ cosθ | | y | |

计算后得到:

复制代码

复制代码

|---|-----------------------------|
| | x' = x * cosθ - y * sinθ |
| | y' = x * sinθ + y * cosθ |

二维平移矩阵则用于表示一个点或向量在二维平面上的平移。平移矩阵是一个3x3的矩阵,它可以在旋转矩阵的基础上增加平移向量。平移矩阵的形式如下:

复制代码

复制代码

|---|-------------------|
| | T = | 1 0 tx | |
| | | 0 1 ty | |
| | | 0 0 1 | |

其中,tx和ty分别表示在x轴和y轴上的平移距离。为了使用平移矩阵,我们通常将二维点P(x, y)扩展为齐次坐标形式P_h(x, y, 1)。然后,通过矩阵乘法应用平移矩阵:

复制代码

复制代码

|---|------------------------------|
| | | x' | | 1 0 tx | | x | |
| | | y' | = | 0 1 ty | | y | |
| | | 1 | | 0 0 1 | | 1 | |

计算后得到:

复制代码

复制代码

|---|----------------|
| | x' = x + tx |
| | y' = y + ty |

复合变换(即先进行旋转再进行平移)则需要将旋转矩阵和平移矩阵结合起来。这通常通过将旋转矩阵与平移矩阵相乘来实现,形成一个总的变换矩阵。注意,矩阵乘法不满足交换律,因此变换的顺序很重要。先旋转后平移的复合变换矩阵形式如下:

复制代码

复制代码

|---|----------------------------------|
| | M = T * R = | cosθ -sinθ tx | |
| | | sinθ cosθ ty | |
| | | 0 0 1 | |

然后,对于二维点P(x, y),其经过旋转和平移后的新位置P'(x', y')可以通过以下方式计算:

复制代码

复制代码

|---|------------------------------------|
| | | x' | | cosθ -sinθ tx | | x | |
| | | y' | = | sinθ cosθ ty | | y | |
| | | 1 | | 0 0 1 | | 1 | |

计算后得到变换后的坐标(x', y')。

相关推荐
怕浪猫31 分钟前
GEO 优化到底是什么?AI时代内容创作者必须懂的新技能
算法·面试·github
朝朝辞暮i2 小时前
C++ 第 23 课:class —— 开始真正进入面向对象
开发语言·c++·算法
Evand J2 小时前
【MATLAB例程】三维RRT+APF避障路径规划与到达角(AOA)定位算法|三维路径优化与定位仿真例程
算法·matlab·路径规划·代码·定位·rrt·aoa
weixin_307779134 小时前
有限产能智能排产与动态重排智能体:从需求解构到技术实现
开发语言·人工智能·算法·架构
朝朝辞暮i4 小时前
C++ 第 27 课:智能指针 shared_ptr
开发语言·c++·算法
朝朝辞暮i4 小时前
C++ 第 29 课:回调函数 Callback
开发语言·c++·算法
Godspeed Zhao5 小时前
现代智能雷达技术14——算法(0)
线性代数·算法·雷达
可乐ea5 小时前
Agent 模型分级升级路由:用置信度阈值把贵模型省下来
人工智能·算法·机器学习·结构化输出·置信度路由·模型升级路由·大模型成本优化
Navigator_Z5 小时前
LeetCode //C - 1278. Palindrome Partitioning III
c语言·算法·leetcode
Godspeed Zhao5 小时前
现代智能雷达技术18——算法(4)
算法