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
Black蜡笔小新5 小时前
自动化AI算法训练服务器DLTM助力医学影像分析进入AI智能分析新时代
人工智能·算法·自动化
手写码匠6 小时前
深入解析大模型架构之争:全能通用模型 vs 领域专精模型
人工智能·深度学习·算法·aigc
浅念-7 小时前
LeetCode 回溯算法题——综合练习
数据结构·c++·算法·leetcode·职场和发展·深度优先·dfs
列星随旋7 小时前
线段树和树状数组的学习
学习·算法
全糖可乐气泡水9 小时前
Codex适配国产信创环境安装部署与技术适配全解析
开发语言·git·python·算法·百度
h_a_o777oah9 小时前
状态机+划分型 DP :深度解析K-划分问题下 DP 状态的转移逻辑(洛谷P2679 P2331 附C++代码)
c++·算法·动态规划·acm·状态机dp·划分型dp·滚动数组优化
05候补工程师9 小时前
从算法理想向工程现实的跨越:SLAM 核心架构、思维误区与 Nav2 实战避坑指南
人工智能·算法·安全·架构·机器人
手写码匠11 小时前
Android 17 适配实战指南:新特性解读、隐私变更与迁移全攻略
人工智能·深度学习·算法·aigc
珊瑚里的鱼11 小时前
leetcode42雨水
算法·leetcode