旋轉矩陣推導

2021-08-26 20:43:45 字數 1519 閱讀 1457

一、前言:

2.1二維向量的旋轉 

2.2三維向量的旋轉 

二維擴充套件到三維,其實還是蠻簡單的,我們不妨將上面的圖,再修改下,就可以得到如下圖: 

正如你看到的,新增了乙個+z,就變成了三維空間了。上面將op順時針繞著z軸旋轉了θ角度。這裡我們要注意兩點: 

(1)我們站在xy平面,朝著z軸的正方向看,我們揮舞著手臂,從op轉動θ角度到達了op』,這裡是順時針沿著z軸旋轉了θ角度。 

(2)搞清楚座標系是左手座標系還是右手座標系,為什麼要搞清楚這個呢?因為為了接下來的同理推導,哈哈為了省事。

2.3如何確定是左手座標系,還是右手座標系。 

這個問題,我的習慣是用手指模擬。伸出乙隻手,大拇指是x軸正方向、食指是y軸正方向、中指是z軸正方向。哪隻手這樣做之後能和座標軸重合,那隻手就是左/右座標系。如下圖所示,可以確定此座標係為左手座標系: 

2.4繞z軸旋轉θ角度的矩陣表示 

好事之徒,這裡就會問,哎?這裡z』經過矩陣變換之後,z軸結果沒有變化,對呀為啥沒有變化呢?你覺得會有變化嗎?可以這麼理解。 

我們繞著z軸旋轉,其實即使向量的在圓錐體上的移動,但是投射到z上的座標是固定長度的,也可看出,繞某個軸旋轉,其實這個點或者是向量的某軸座標不變。例如,繞x軸旋轉,則x軸的座標不變;繞y軸旋轉,y軸座標不變;繞z軸旋轉則z軸不變。

2.5繞x軸、y軸旋轉θ角度的矩陣表示 

我們此時要做的就是轉換座標軸的位置,使其和我們上面的繞z軸推導進行硬套公式即可。如下所示,我們首先,記住首先,就是講x軸方針原來z軸的位置。 

此時到底是(一)還是(二)呢?回顧我們之前寫的一句話,就是該座標系是左手座標系還是右手座標系。經過驗證(一)是左手座標系;(二)是右手座標系。又因為我們之前的座標系是左手座標系,所以這裡選擇(一)。 

ok此時,我們有了座標系,我們只要把對應的變數替換上去即可。如下圖所示: 

推導如下: 

旋轉矩陣公式推導

1.在二維平面中 如下圖所示,在xo y 平面中有一向量op x y t 旋轉 角後變為向量op 據圖可得 x op cos y op sin 經旋轉 角後有 x op co s op cos cos si n si n xcos ys in y op sin o p sin cos cos sin...

推到 旋轉矩陣公式 旋轉矩陣公式推導

1.在二維平面中 如下圖所示,在xoyxoy平面中有一向量op x,y top x,y t,旋轉 角後變為向量op x y top x y t。據圖可得 x op cos y op sin x op cos y op sin 經旋轉 角後有 x op cos op cos cos sin sin x...

旋轉矩陣怎麼推導 矩陣旋轉變換推導

矩陣旋轉變換,就是說給定乙個角度和點,我們將點繞著乙個座標軸旋轉。在旋轉過程中發生變化的總是 三個座標裡面的其中兩個,而不讓第三個座標值變化。這意味著,旋轉路徑總在三個座標軸平面中的乙個之中 繞 z 軸的是 xy 面 繞 x 軸的是 yz 面 繞 y 軸的是 xz 面。還有許多複雜的旋轉變換可以讓你...