ie 濾鏡 向量旋轉公式

2021-06-22 18:59:19 字數 1344 閱讀 2401

在二維座標系中,乙個位置向量的旋轉公式可以由三角函式的幾何意義推出。

向左轉|向右轉

比如上圖所示是位置向量r逆時針旋轉角度b前後的情況。

在左圖中,我們有關係:

x0 = |r| * cosa => cosa = x0 / |r|

y0 = |r| * sina => sina = y0 / |r|

在右圖中,我們有關係:

x1 = |r| * cos(a+b)

y1 = |r| * sin(a+b)

其中(x1, y1)就是(x0, y0)旋轉角b後得到的點,也就是位置向量r最後指向的點。我們展開cos(a+b)和sin(a+b),得到:

x1 = |r| * (cosacosb - sinasinb)

y1 = |r| * (sinacosb + cosasinb)

現在把 cosa = x0 / |r| 和 sina = y0 / |r| 代入上面的式子,得到:

x1 = |r| * (x0 * cosb / |r| - y0 * sinb / |r|) => x1 = x0 * cosb - y0 * sinb

y1 = |r| * (y0 * cosb / |r| + x0 * sinb / |r|) => y1 = x0 * sinb + y0 * cosb

這樣我們就得到了二維座標下向量圍繞圓點的逆時針旋轉公式。順時針旋轉就把角度變為負:

x1 = x0 * cos(-b) - y0 * sin(-b) => x1 = x0 * cosb + y0 * sinb

y1 = x0 * sin(-b) + y0 * cos(-b)=> y1 = -x0 * sinb + y0 * cosb

現在我要把這個旋轉公式寫成矩陣的形式,有乙個概念我簡單提一下,平面或空間裡的每個線性變換(這裡就是旋轉變換)都對應乙個矩陣,叫做變換矩陣。對乙個點實施線性變換就是通過乘上該線性變換的矩陣完成的。好了,打住,不然就跑題了。

所以二維旋轉變換矩陣就是:

[cosa sina] [cosa -sina]

[-sina cosa] 或者 [sina cosa]

我們對向量進行旋轉變換可以通過矩陣完成,比如我要向量(x, y)繞原點逆時針旋轉角度a:

[x, y] x [cosa sina] = [x*cosa-y*sina x*sina+y*cosa]

[-sina cosa]

旋轉後的向量為:[x*cosa-y*sina x*sina+y*cosa]

注:x,y是向量座標

向量旋轉公式

在二維座標系中,乙個位置向量的旋轉公式可以由三角函式的幾何意義推出。比如上圖所示是位置向量r逆時針旋轉角度b前後的情況。在左圖中,我們有關係 x0 r cosa cosa x0 r y0 r sina sina y0 r 在右圖中,我們有關係 x1 r cos a b y1 r sin a b 其中...

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