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
那个村的李富贵5 小时前
CANN加速下的AIGC“即时翻译”:AI语音克隆与实时变声实战
人工智能·算法·aigc·cann
power 雀儿5 小时前
Scaled Dot-Product Attention 分数计算 C++
算法
琹箐5 小时前
最大堆和最小堆 实现思路
java·开发语言·算法
renhongxia16 小时前
如何基于知识图谱进行故障原因、事故原因推理,需要用到哪些算法
人工智能·深度学习·算法·机器学习·自然语言处理·transformer·知识图谱
坚持就完事了6 小时前
数据结构之树(Java实现)
java·算法
算法备案代理6 小时前
大模型备案与算法备案,企业该如何选择?
人工智能·算法·大模型·算法备案
赛姐在努力.6 小时前
【拓扑排序】-- 算法原理讲解,及实现拓扑排序,附赠热门例题
java·算法·图论
野犬寒鸦7 小时前
从零起步学习并发编程 || 第六章:ReentrantLock与synchronized 的辨析及运用
java·服务器·数据库·后端·学习·算法
霖霖总总7 小时前
[小技巧66]当自增主键耗尽:MySQL 主键溢出问题深度解析与雪花算法替代方案
mysql·算法
rainbow68897 小时前
深入解析C++STL:map与set底层奥秘
java·数据结构·算法