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
Nil2084 小时前
leetcode 198打家劫舍
算法·leetcode·职场和发展
Shaoshing4 小时前
前缀和与差分
java·数据结构·算法·前缀和·差分
loulanyue_5 小时前
构建房产认知决策智能:Harness底座与AI自进化的技术实践——读贝壳首席算法科学家尹俊希2026云栖专场演讲
人工智能·算法
碧海银沙音频科技研究院5 小时前
基于炬芯ATS录音卡BLE控制协议
人工智能·嵌入式硬件·算法·语音识别
suhan6 小时前
【数据结构】三、栈和队列:6.链队列、双端队列、队列的应用(树的层次遍历、广度优先BFS、先来先服务FCFS)
数据结构·后端·算法
姜鱼问生6 小时前
Docker Volume 备份与恢复实战:不停机迁移数据
后端·算法·架构
suhan6 小时前
【数据结构】三、栈和队列:5.顺序队列(循环队列)(初始化,判空判满,入队,出队,实例)
数据结构·后端·算法
suhan6 小时前
【数据结构】三、栈和队列:3.链栈(链栈栈的初始化,判空,进栈,出栈,读取栈顶,链栈实例)
数据结构·后端·算法
大雄很用心6 小时前
如何理解时间复杂度与空间复杂度?| 面试刷题笔记02
算法
姜鱼问生6 小时前
服务器磁盘满了?从告警到清理的完整排查
后端·算法·架构