VTK中矩阵vtkMatrix4x4类的介绍和使用

1、矩阵-齐次坐标介绍

  常见的点一般是Pt(X,Y,Z),相当于一个1×3矩阵,而矩阵相乘的话一般是第一个矩阵的列数要等于第二个矩阵的行数。此处需要引入齐次坐标的概念:从广义上讲,齐次坐标就是用n+1维向量表示n 维向量,即将n维空间的点用 n+1维坐标表示。例如,一般笛卡尔坐标系中的二维点向量x y可用齐次坐标表示为Hx Hx H,其中最后一维坐标是一个标量,称为比例因子。利用齐次坐标可以将平移、旋转、比例、投影等几何变换统一到矩阵的乘法上来,为图形变换提供方便。

  该矩阵在右手坐标系中定义,其中左上角部分产生比例、对称、错切和旋转变换,右上角部分产生平移变换;左下角部分产生透视变换;右下角部分产生全比例变换。

2、矩阵旋转

有兴趣可以将上述三个旋转矩阵按照不同的顺序进行相乘,得到的结果也是不一样的,例如:

1)先旋转x轴再旋转y轴再旋转z轴;

2)先旋转y轴再旋转x轴再旋转z轴;

3)先旋转z轴再旋转y轴再旋转x轴;

3、VTK矩阵-vtkMatrix4x4类

3.1 vtkMatrix4x4初始化
c 复制代码
matrix1:
-0.013 -0.986 0.165 -133
-0.017 0.166 0.986 -35
-1 0.01 -0.02 40
0 0 0 1
cpp 复制代码
	vtkMatrix4x4* matrix1 = vtkMatrix4x4::New();
	matrix1->Identity();
	matrix1->SetElement(0, 0, -0.013);
	matrix1->SetElement(0, 1, -0.986);
	matrix1->SetElement(0, 2, 0.165);
	matrix1->SetElement(0, 3, -133);

	matrix1->SetElement(1, 0, -0.017);
	matrix1->SetElement(1, 1, 0.166);
	matrix1->SetElement(1, 2, 0.986);
	matrix1->SetElement(1, 3, -35);

	matrix1->SetElement(2, 0, -1.0);
	matrix1->SetElement(2, 1, 0.01);
	matrix1->SetElement(2, 2, -0.02);
	matrix1->SetElement(2, 3, 40);
3.2 vtkMatrix4x4相乘

  下面两个矩阵的结果是不一样的,也就是常说的矩阵乘法左乘和右乘不一样。

cpp 复制代码
	vtkMatrix4x4::Multiply4x4(matrix1, matrix2, matrix3);
	vtkMatrix4x4::Multiply4x4(matrix2, matrix1, matrix4);

  下面是完整的结果和代码:

cpp 复制代码
#include <iostream>
#include <vtkMatrix4x4.h>

int main()
{
    vtkMatrix4x4* matrix1 = vtkMatrix4x4::New();
	matrix1->Identity();
	matrix1->SetElement(0, 0, -0.013);
	matrix1->SetElement(0, 1, -0.986);
	matrix1->SetElement(0, 2, 0.165);
	matrix1->SetElement(0, 3, -133);

	matrix1->SetElement(1, 0, -0.017);
	matrix1->SetElement(1, 1, 0.166);
	matrix1->SetElement(1, 2, 0.986);
	matrix1->SetElement(1, 3, -35);

	matrix1->SetElement(2, 0, -1.0);
	matrix1->SetElement(2, 1, 0.01);
	matrix1->SetElement(2, 2, -0.02);
	matrix1->SetElement(2, 3, 40);

	vtkMatrix4x4* matrix2 = vtkMatrix4x4::New();
	matrix2->Identity();
	matrix2->SetElement(0, 3, -140);
	matrix2->SetElement(1, 3, -140);
	matrix2->SetElement(2, 3, -143);

	vtkMatrix4x4* matrix3 = vtkMatrix4x4::New();
	matrix3->Identity();
	vtkMatrix4x4* matrix4 = vtkMatrix4x4::New();
	matrix4->Identity();

	vtkMatrix4x4::Multiply4x4(matrix1, matrix2, matrix3);
	vtkMatrix4x4::Multiply4x4(matrix2, matrix1, matrix4);
	// 打印结果矩阵以验证

	std::cout << "matrix1: " << std::endl;
	for (int i = 0; i < 4; ++i)
	{
		for (int j = 0; j < 4; ++j)
		{
			std::cout << matrix1->GetElement(i, j) << " ";
		}
		std::cout << std::endl;
	}

	std::cout << "matrix2: " << std::endl;
	for (int i = 0; i < 4; ++i)
	{
		for (int j = 0; j < 4; ++j)
		{
			std::cout << matrix2->GetElement(i, j) << " ";
		}
		std::cout << std::endl;
	}

	std::cout << std::endl;

	std::cout << "matrix1 * matrix2: " << std::endl;
	for (int i = 0; i < 4; ++i) 
	{
		for (int j = 0; j < 4; ++j) 
		{
			std::cout << matrix3->GetElement(i, j) << " ";
		}
		std::cout << std::endl;
	}

	std::cout << std::endl;

	std::cout << "matrix2 * matrix1: " << std::endl;
	for (int i = 0; i < 4; ++i)
	{
		for (int j = 0; j < 4; ++j)
		{
			std::cout << matrix4->GetElement(i, j) << " ";
		}
		std::cout << std::endl;
	}

	// 释放内存
	matrix1->Delete();
	matrix2->Delete();
	matrix3->Delete();
	matrix4->Delete();

	return 1;
}
相关推荐
Bobolink_6 小时前
TikTok矩阵账号如何批量养号?工作室级运营方案分享
矩阵·内容运营·跨境电商·tik tok·账号运营
H178535090969 小时前
SolidWorks第四部分_直接实体建模特征9_替换面原理
线性代数·算法·机器学习·3d建模·solidworks
AI_yangxi12 小时前
短视频矩阵系统专业公司
大数据·人工智能·矩阵
昇腾CANN15 小时前
【cann-samples系列】GroupedMatmul MX量化矩阵乘的深度性能优化实践
线性代数·性能优化·矩阵·昇腾·cann
青山木15 小时前
Hot 100 --- 矩阵置零
线性代数·算法·leetcode·矩阵·哈希算法
Jasmine_llq15 小时前
《B4264 [GESP202503 四级] 二阶矩阵》
线性代数·算法·矩阵·二维矩阵遍历枚举所有2×2矩阵·交叉乘积等式条件判断·输入输出快读加速·长整型防溢出计数统计
阿泽·黑核1 天前
05 keyflow 扩展设计方案:矩阵键盘/组合键/事件队列/中断驱动
线性代数·矩阵·计算机外设·嵌入式·agent·vibe coding
工头阿乐1 天前
相机坐标系标定与外参矩阵求解
数码相机·线性代数·矩阵
金色熊族2 天前
QTransform使用心得(二)--仿射变换、非仿射变换、矩阵
qt·线性代数·矩阵