六讲 二维及三维空间的变换概念及其矩阵表示.pptVIP

六讲 二维及三维空间的变换概念及其矩阵表示.ppt

  1. 1、本文档共42页,可阅读全部内容。
  2. 2、有哪些信誉好的足球投注网站(book118)网站文档一经付费(服务费),不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
  3. 3、本站所有内容均由合作方或网友上传,本站不对文档的完整性、权威性及其观点立场正确性做任何保证或承诺!文档内容仅供研究参考,付费前请自行鉴别。如您付费,意味着您自己接受本站规则且自行承担风险,本站不退款、不进行额外附加服务;查看《如何避免下载的几个坑》。如果您已付费下载过本站文档,您可以点击 这里二次下载
  4. 4、如文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“版权申诉”(推荐),也可以打举报电话:400-050-0827(电话支持时间:9:00-18:30)。
  5. 5、该文档为VIP文档,如果想要下载,成为VIP会员后,下载免费。
  6. 6、成为VIP后,下载本文档将扣除1次下载权益。下载后,不支持退款、换文档。如有疑问请联系我们
  7. 7、成为VIP后,您将拥有八大权益,权益包括:VIP文档下载权益、阅读免打扰、文档格式转换、高级专利检索、专属身份标志、高级客服、多端互通、版权登记。
  8. 8、VIP文档为合作方或网友上传,每下载1次, 网站将根据用户上传文档的质量评分、类型等,对文档贡献者给予高额补贴、流量扶持。如果你也想贡献VIP文档。上传文档
查看更多
六讲二维及三维空间的变换概念及其矩阵表示ppt课件

二维及三维空间的变换概念、矩阵表示、三维视图 几何变换 二维变换 齐次坐标系和二维变换的矩阵表示 二维变换的复合 窗口到视口的变换 效率问题 三维变换的矩阵表示 三维变换的复合 坐标系的变换 几何变换 二维变换 旋转矩阵的推导 齐次坐标系和二维变换的矩阵表示 齐次坐标几何意义 二维变换的矩阵表示 特殊正交阵 (special orthogonal) 刚体变换仿射变换 错切变换(一种仿射变换) 二维变换的复合(例一) 二维变换的复合(例二) 二维变换的复合(小结) 习题 窗口到视口的变换 将一个空间坐标系的窗口变换到视口的步骤: 窗口的剪切和视口的关系 效率问题 三维变换的矩阵表示(坐标系) 三维变换的矩阵表示(公式) 三维变换的矩阵表示(平面方程) 三维变换的复合 原始变换方法(综述) 利用前述的原始变换,便可将整个复杂的问题分割成几个相对比较简单的小问题。具体来说,整个变换可以分为4个步骤: 将P1点平移到坐标原点; 绕y轴旋转使得P1P2落在(y, z)平面上; 绕x轴旋转使得P1P2与z轴重合; 绕z轴旋转使得P1P3落在(y, z)平面上; 第一步:将P1平移到坐标原点 变换图示 第二步:绕y轴 旋 转 第二步:绕y轴 旋 转结果 第三步:绕x轴旋转 第四步:绕Z轴旋转 第二种方法:利用正交矩阵的性质 正交矩阵的性质 将P1、P2和P3 从初始位置(a)变换到最终位置(b)示意图 飞机的例子 坐标系的变换 坐标系的变换房子表示 坐标系的变换(房子变迁) 三轮车与三个坐标系 行向量性质 列向量性质 旋转矩阵 0 1 -sin? cos? (b)最终位置 (a)初始位置 (xp,yp,zp)坐标系中的一架飞机。 上图中的飞机平移到P点,并且机头转向DOF所指方向。 zp = DOF xp= y×DOF yp= zp×xp = DOF ×(y×DOF) 右上图显示的是一架定义在坐标系xp,yp,zp中的飞机,其中飞机的中心位于原点。我们变换的目的是想将这个飞机的头部转到矢量DOF(飞行方向)所指的方向,其中心位于P点而且机身不侧倾,如右下图所示。该变换需要先把飞机的头部转向规定的方向,然后将飞机从原点平移到P点。为了得到旋转矩阵,我们只需先确定xp,yp,zp轴在右下图中的指向,然后取各方向矢量的单位向量,并把它们作为旋转矩阵的列向量即可。 由于起初飞机的头部指向zp轴的正向,所以zp轴必须变换到DOF所指的方向, 而且xp轴必须变换成垂直与DOF方向的水平向量——即y轴与DOF的叉积:y×DOF。xp, zp确定后, yp也就随之确定了,即为zp和xp的叉积:zp×xp=DOF ×(y×DOF)。因此,旋转矩阵的三个列向量分别为单位向量|y × DOF|、|DOF×(y×DOF)|和|DOF|: 但是当DOF与y轴方向相同时,叉积y × DOF和DOF×(y×DOF)均变成0,在这种特殊情况下,R不再是一个旋转矩阵。 到目前为止,我们只讨论了如何在同一坐标系中将一个物体的一组点变换成另一组点,因此前面的各种变换归根结底都是关于原点所做的变换,坐标系均不变动。下面我们将介绍另一种变换的思路,即通过改变坐标系来实现物体的变换。当将定义在各自不同的坐标系中的多个物体合并在一起,并放在一个通用的坐标系中时,这种方法便显示出它的优越性。 左手坐标系和右手坐标系互换: 点P和坐标系1,2,3,4。 房子上的点可以用任何一个坐标系的坐标来表示。 原始的房子(a)初始位置及所在的坐标系(b)变换后所在的坐标系与原坐标系之间的关系 (空间坐标系) 习题答案 p1=(1,2) ? p1’=(1,2) p2=(4,2) ? p2’=(2,2) p3=(4,3) ? p3’=(2,5) p4=(1,3) ? p4’=(1,5) T1= 1 0 -1 0 1 -2 0 0 1 S= 1/3 0 0 0 3 0 0 0 1 T2= 1 0 1 0 1 2 0 0 1 M= T2? S? T1 综合矩阵 = 1 0 -1 0 1 -2 0 0 1 1/3 0 0 0 3 0 0 0 1 1 0 1 0 1 2 0 0 1 1/3 0 2/3 0 3 -4 0 0 1 = = T2? S? T1? 1 2 1 1 2 1 1 2 1 = M = T2? S? T1? 2 2 1 4 2 1 4 2

文档评论(0)

118zhuanqian + 关注
实名认证
文档贡献者

该用户很懒,什么也没介绍

1亿VIP精品文档

相关文档