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
可编程芯片开发26 分钟前
基于VSG虚拟同步发电机控制的三相并网逆变器带多组可变负载Simulink建模与仿真
算法
AI服务老曹31 分钟前
国产NPU视觉算法参数配置说明
算法·性能优化·边缘计算
彦为君39 分钟前
Redis最新版本特性
java·数据库·redis·算法·bootstrap
触底反弹1 小时前
🔥 字符串算法面试三连击:反转、回文、回文变种,搞懂这三题稳了!
前端·javascript·算法
aaaameliaaa2 小时前
计算斐波那契数(递归、迭代)(1,1,2,3,5.....)
c语言·开发语言·笔记·算法·排序算法
Jerry2 小时前
LeetCode 977. 有序数组的平方
算法
Turbo正则2 小时前
群论学习入门 | 群论与李群的基本概念
人工智能·学习·算法·抽象代数
sugar__salt2 小时前
手撕字符串算法:反转、回文、验证回文 Ⅱ 完整拆解
javascript·算法·面试·职场和发展
To_OC2 小时前
从一行报错开始,把字符串反转、回文算法连带着包装类一起捋明白
javascript·算法·api
LCG米2 小时前
机器人控制系统与运动规划:从RRT算法到ROS move_base实战
算法·机器人