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
殷色玫瑰2 分钟前
C语言编译和链接:从 .c到 .exe,程序到底经历了什么?
linux·c语言·c++·算法
keep intensify5 分钟前
C++20线程池
c++·算法·c++20
奋发向前wcx36 分钟前
CSP-J复赛模拟赛2 王晨旭补题 2026.10.3
算法
All for pursuit.1 小时前
【回溯-5】78.子集
数据结构·c++·算法·leetcode
蒲公英eric1 小时前
Python工具链与LaTeX排版:把兵器配齐
人工智能·python·算法·数学建模·数学建模工具
别动我齐刘海1 小时前
简历技术栈全面复习总结
c++·人工智能·深度学习·学习·tcp/ip·算法·rpc
hetao17338372 小时前
2026-10-03 hetao1733837 的刷题记录
c++·算法
这张生成的图像能检测吗2 小时前
(论文速读)Object-Driven Multi-Layer Scene Decomposition:从单张图像恢复遮挡后的多层场景
人工智能·算法·计算机视觉·rgb-d·场景分解
嘎嘎风2 小时前
MiniMind 学习笔记之 01 一个 64M 的模型,凭什么像 ChatGPT?
算法
Evand J2 小时前
【MATLAB例程】三维快速扩展随机树(RRT)路径规划与到达角(AOA)定位算法|三维避障+定位仿真。附下载链接
开发语言·算法·matlab·路径规划·定位