資料視覺化理論學習

2021-10-19 09:31:32 字數 3139 閱讀 7796

如果我們手中 只有解決具體問題的工具,沒有統一的方**,那我們也無法一勞永逸地解決問題的根本。

不管我 們用什麼繪圖系統繪製圖形,一般的幾何圖形都是由點、線段和面構成。其中,點和線段 是基礎的圖元資訊,因此,如何描述它們是繪圖的關鍵。因此,我們要建立一套與各個圖形系統無關聯的、簡單的基於向量和矩陣運算的數學體 系,用它來描述所有的幾何圖形資訊。

如何用向量來描述點和線段? 乙個向量包含有長度和方向資訊

在視覺化的許多應用場景中,我們都 要處理成百上千的圖形。如果這個時候,我們在原始座標下通過計算頂點來繪製圖形,計 算量會非常大,很麻煩。那採用座標變換的方式就是乙個很好的優化思路,它能夠簡化計 算量,這不僅讓**更容易理解,也可以節省 cpu 運算的時間。

座標系轉換

math.atan2() 返回從原點(0,0)到(x,y)點的線段與x軸正方向之間的平面角度(弧度值),也就是math.atan2(y,x)。math.atan2 的取值範圍是 -π到π,負數表示在 x 軸下方,正數表示在 x 軸上方。

math.

atan2(90

,15)// 1.4056476493802699

math.

atan2(15

,90)// 0.16514867741462683

math.

atan2

( ±0,-

0)// ±pi.

math.

atan2

( ±0,+

0)// ±0.

math.

atan2

( ±0

,-x )

// ±pi for x > 0.

math.

atan2

( ±0

, x )

// ±0 for x > 0.

math.

atan2

(-y, ±0

)// -pi/2 for y > 0.

math.

atan2

( y, ±0

)// pi/2 for y > 0.

math.

atan2

( ±y,

-infinity

)// ±pi for finite y > 0.

math.

atan2

( ±y,

+infinity

)// ±0 for finite y > 0.

math.

atan2

( ±infinity

, x )

// ±pi/2 for finite x.

math.

atan2

( ±infinity,-

infinity

)// ±3*pi/4.

math.

atan2

( ±infinity,+

infinity

)// ±pi/4.

math.hypot() 函式返回所有引數的平方和的平方根。

餘弦定理

點乘點乘幾何意義

點乘的幾何意義是可以用來表徵或計算兩個向量之間的夾角,以及在b向量在a向量方向上的投影,有公式:

推導過程如下,首先看一下向量組成:

定義向量:

根據三角形餘弦定理有:

根據關係c=a-b(a、b、c均為向量)有:

即:

向量a,b的長度都是可以計算的已知量,從而有a和b間的夾角θ:

注意:上面公式應該是反余弦函式,即arccos().

根據這個公式就可以計算向量a和向量b之間的夾角。從而就可以進一步判斷這兩個向量是否是同一方向,是否正交(也就是垂直)等方向關係,具體對應關係為:

叉乘公式

兩個向量的叉乘的運算結果是乙個向量而不是乙個標量,並且兩個向量的叉積與這兩個向量組成的座標平面垂直。

對於向量a和向量b:

a和b的叉乘公式為:

其中:

根據i、j、k間關係,有:

叉乘幾何意義在三維幾何中,向量a和向量b的叉乘結果是乙個向量,更為熟知的叫法是法向量,該向量垂直於a和b向量構成的平面。

在3d影象學中,叉乘的概念非常有用,可以通過兩個向量的叉乘,生成第三個垂直於a,b的法向量,從而構建x、y、z座標系。如下圖所示:

在二維空間中,叉乘還有另外乙個幾何意義就是:axb等於由向量a和向量b構成的平行四邊形的面積。

為什麼要有引數方程和引數方程的定義

引數方程意義:

引數方程主要用來描述曲線軌跡,一般來講,引入乙個引數會較容易的表示出曲線每個座標之間的關係,通常來講,時間和角度用的比較多。總之,你引入乙個中間量,會使得問題簡化或更容易理解!比如擺線的描述,直接求解y和x的關係,相信你一頭霧水,但是引入適當引數後,so easy!

參考:

資料視覺化 什麼是資料視覺化

資料對應的英文單詞是data,從資訊獲取的角度看,資料是對目標觀察和記錄的結果,是現實世界中的時間 地點 事件 其他物件或概念的描述。不同學者對資料的作用也給出不同的定義,大致分為以下3類 視覺化對應的兩個英文單詞 visualize和visualization。visualize是動詞,描述 生成...

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