旋转矩阵

旋转矩阵

旋转矩阵(Rotation Matrix)的推导及其应用

向量的平移,比较简单。

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缩放也较为简单

旋转矩阵_第1张图片

矩阵如何进行计算呢?之前的文章中有简介一种方法,把行旋转一下,然后与右侧对应相乘。在谷歌图片搜索旋转矩阵时,看到这张动图,觉得表述的很清晰了。

旋转矩阵_第2张图片

稍微复杂一点的是旋转,如果只是二维也很简单(因为很直观),但因为是三维的,有xyz三个轴,先推导二维的再延伸到三维。

YouTube上有很好的推导过程,视频链接地址(需穿.墙) https://www.youtube.com/watch?v=8XRvpDhTJpw

有点P(Xa,Ya),当坐标由 x –> y 旋转 θ 度后,求该点在新坐标轴的坐标是多少

旋转矩阵_第3张图片

旋转矩阵_第4张图片

旋转矩阵_第5张图片

旋转矩阵_第6张图片

所以对于二维旋转来讲,旋转矩阵就是

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三维旋转,需要先搞清楚正、负方向(使用的是右手法则,在二维平面增加一维z,它的正方向朝向屏幕外)。

绕x轴进行旋转(在yz平面顺时针旋转)

旋转矩阵_第7张图片

[1 0 0; 0 cosalpha sinalpha; 0 -sinalpha cosalpha]

绕y轴进行旋转(在zx平面顺时针旋转)

旋转矩阵_第8张图片

[cosbeta 0 -sinbeta; 0 1 0; sinbeta 0 cosbeta]

绕z轴进行旋转(在xy平面顺时针旋转)

旋转矩阵_第9张图片

[cosgamma singamma 0; -singamma cosgamma 0; 0 0 1]

旋转矩阵_第10张图片

— 图片来源:http://mathworld.wolfram.com/RotationMatrix.html

参考:https://zh.wikipedia.org/wiki/旋转矩阵
旋转矩阵_第11张图片

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