变换Transformation(1)(笔记)


一、二维变换

线性变换和矩阵在这里插入图片描述
线性变换=矩阵(和向量相同维度的矩阵)

缩放在这里插入图片描述均匀缩放在这里插入图片描述非均匀缩放

对称(Reflection)在这里插入图片描述x变为-x,y没有变。

切变(Shear)在这里插入图片描述如同在水平方向上拖拽图像,水平方向上在y=0的位置没有变化,水平方向上在y=1的位置变化为a。水平方向上任意一点的移动为a*y,竖直方向上都没有变化。

旋转(Rotate)在这里插入图片描述在这里插入图片描述一般来说,旋转默认都是绕坐标原点旋转,逆时针方向为正方向。推导过程是通过(1,0),(0,1) 两个特殊点得到变换矩阵。

平移(Translate)在这里插入图片描述平移比较特殊,不能通过矩阵形式来表示,不属于线性变换。但是我们不希望平移变换是特殊的,所以我们引入齐次坐标来解决问题。

二、齐次坐标(Homogenous Coordinates)

齐次坐标(Homogenous Coordinates)在这里插入图片描述在这里插入图片描述加入第三个坐标(w坐标),接下来的矩阵就会变成以上形式。由于向量不考虑绝对位置(平移不变性),在添加第三个坐标是为0,确保变化后和变化前一致。

仿射变换(Affine Transformations)在这里插入图片描述仿射映射(Affine map) = 线性映射 + 位移,所有的仿射变换都可以转换为齐次坐标形式的变换。只有在表示二维坐标下的方式变换时,最后一行才是0 0 1。

变换的统一表现形式在这里插入图片描述齐次坐标形式能够用来表示所有的变换。

逆变换(Inverse Transform)在这里插入图片描述将一个变换的操作反过来就是一个逆变换,在数学上就是乘以变换矩阵的逆矩阵。

组合变换(Composite Transform)在这里插入图片描述组合矩阵的变换顺序很重要,对于组合变换,变换顺序调换之后一般会得到不同的结果。也就是对于组合变换来说,不满足交换律。在这里插入图片描述注意对于组合变换公式来说,计算是从右到左的。

二、三维变换(3D Transforms)(预览)

三维变换(3D Transforms)在这里插入图片描述再次使用齐次坐标,用4个参数来表示三维变换。也就是说,(x, y, z, w)(w != 0)用来表示三维空间中的点(x/w, y/w, z/w)。

三维仿射变换在这里插入图片描述使用4 X 4矩阵来表示三维仿射变换,最后一行是0 0 0 1,最后一列的前三个数是位移,a b c d e f g h i是三维空间中的线性变换。


课程的最后

在这里插入图片描述
先表示平移还是先表示线性变换?
应该是先线性变换再平移。

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