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
lzhdim28 分钟前
AI的分类
人工智能·算法·机器学习·分类·数据挖掘
凤凰院凶涛QAQ3 小时前
《Java版数据结构 & 集合类剖析》Map & Set & 反射:“从哈希碰撞到红黑树转换,反射帮你扒开 HashMap 的桶数组看个究竟”
java·数据结构·算法
w_zero_one5 小时前
算法--模拟
java·数据结构·算法
秋天的怀念_David6 小时前
算法一千零一夜 · 第十三夜 幻方,武侠世界里的数学迷宫
java·程序人生·算法
秋天的怀念_David6 小时前
算法一千零一夜 · 第十四夜 幻方与奇妙的二进制
java·程序人生·算法
薛定e的猫咪6 小时前
(ICLR 2020)MAML 靠的不是快速学习,而是特征复用
人工智能·深度学习·学习·算法·机器学习
薛定e的猫咪7 小时前
(ICLR 2026)DF-META:面向 FJSP 的无导数元学习实例自适应调度
人工智能·深度学习·学习·算法·机器学习
小羊没烦恼!8 小时前
异步编程:线程概述及使用
java·开发语言·mysql·算法·c#
wanderist.8 小时前
202609CSP认证P3
算法
云淡风轻~窗明几净9 小时前
角谷猜想最接近严格证明的测试 Version1.1.1
人工智能·算法·机器学习·图论