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
2601_954526751 小时前
【工业传感与算法实战】温漂补偿与零点抗漂破局:基于二阶多项式拟合的 C/C++ 边缘校准算法,深度拆解“压力变送器什么牌子好”的技术硬指标
c语言·c++·算法
叩码以求索2 小时前
浅谈:算法萌新如何高效刷题应对面试(一)
算法·面试·职场和发展
c238564 小时前
把 C++ 内存分配拆透:new 与 malloc 的三层血缘
开发语言·c++·算法
aaaameliaaa5 小时前
指针之总结
c语言·笔记·算法
宵时待雨5 小时前
优选算法专题9:哈希表
数据结构·算法·散列表
txzrxz5 小时前
最短路问题——Dijkstra 算法
数据结构·c++·算法·最短路·优先队列
gwf2165 小时前
磨损均衡算法(Wear Leveling)——SSD如何让每块闪存“公平退休“?
运维·数据库·人工智能·python·嵌入式硬件·算法·智能硬件
noipp5 小时前
推荐题目:洛谷 P6231 [JSOI2013] 公交系统
c语言·数据结构·c++·算法·游戏·洛谷·luogu
c238566 小时前
C/C++每日一练6
c语言·c++·算法
AI小码6 小时前
把动作「画」给视频世界模型,跨本体双向推演,李飞飞参与
大数据·人工智能·算法·ai·大模型·音视频·编程