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
企业数字化笔记9 小时前
视频人体姿态怎么做三维可视化?2D关键点、深度局限与技术选型
人工智能·算法·音视频
?abc!10 小时前
(数组)581. 最短无序连续子数组
数据结构·算法·leetcode
小郎君65813 小时前
MPTT树复选框的半选状态:一棵百万节点树从递归到计数器,再到区间覆盖
算法
酌沧13 小时前
MemT让记忆成为模型内生能力
jvm·人工智能·算法
Shimeri13 小时前
越卷越像:我用遗传算法做了个"内卷"实验
算法·three.js·数据可视化·遗传算法·进化算法
Evand J14 小时前
【PMSM例程1】永磁同步电机(PMSM)转速与转子电角度观测算法|基于扩展卡尔曼滤波(EKF)的传感器状态估计与误差。附下载链接
算法·电机·1024程序员节·卡尔曼滤波
guo_wen_qiang14 小时前
二叉树的层序遍历-使用双端队列Deque
算法·leetcode·1024程序员节
爱读书的小胖14 小时前
LeetCode 55 跳跃游戏 C 语言解题分析
c语言·数据结构·算法·leetcode·1024程序员节
CCblandy14 小时前
前缀缓存命中率不靠引擎靠排列:本机仿真 3 轮,易变字段放开头 98.0%→0.0%
人工智能·python·算法·自然语言处理·性能优化
上班摸鱼下班游戏14 小时前
Unity 仿生智能算法 从蚁群算法 开始
算法·unity·游戏引擎