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
不二青衣2 分钟前
使用gtsam添加OrientedPlane3Factor平面约束因子
人工智能·算法·平面
985小水博一枚呀12 分钟前
【大厂面试AI算法题中的知识点】方向涉及:ML/DL/CV/NLP/大数据...本篇介绍自动驾驶检测模型如何针对corner case 优化?
人工智能·深度学习·神经网络·算法·面试·cnn
飞哥不鸽27 分钟前
《leetcode-runner》如何手搓一个debug调试器——引言
算法·leetcode·开源·调试器·插件开发·项目架构
深图智能35 分钟前
OpenCV实现彩色图像的直方图均衡化
图像处理·opencv·算法·计算机视觉
siy23332 小时前
[c语言日寄]c语言也有“回”字的多种写法——整数交换的三种方式
c语言·开发语言·笔记·学习·算法
van叶~2 小时前
算法妙妙屋-------2..回溯的奇妙律动
c++·算法
闲人编程4 小时前
PID控制器 (Proportional-Integral-Derivative Controller) 算法详解及案例分析
python·算法·pid·路径规划·微分控制·积分控制·比例控制
诚丞成4 小时前
字符串算法篇——字里乾坤,算法织梦,解构字符串的艺术(下)
c++·算法
自信的小螺丝钉6 小时前
Leetcode 279. 完全平方数 动态规划 完全背包问题
算法·leetcode·动态规划
努力的泽泽6 小时前
【动态规划-矩阵】5.下降路径最小和
算法·矩阵·动态规划