矩阵变换:沿任意轴旋转及其推导

  • 格式:pdf
  • 大小:1.55 MB
  • 文档页数:7

下载文档原格式

  / 7
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

矩阵变换:沿任意轴旋转及其推导1. 2D中绕原点旋转

设基向量量p,q和r分别是朝向+x,+y和+z⽅方向的单位向量量。

旋转⻆角度为θ,基向量量p,q绕原点旋转,得到新的基向量量p`和q`

即旋转矩阵R(θ)为

2. 3d中绕坐标轴旋转

01. 绕x轴旋转,基向量量q和r旋转θ,得到新的基向量量q`和r`

即旋转矩阵Rx(θ)为:

02. 绕y轴旋转,基向量量p和r旋转θ,得到新的基向量量p`和r`

即旋转矩阵Ry(θ)为:

03. 绕z轴旋转,基向量量p和q旋转θ,得到新的基向量量p`和q`

即旋转矩阵Rz(θ)为:

3. 绕任意轴旋转

这⾥里里不不考虑平移,所以是过原点的任意轴。

任意轴⽤用单位向量量n表示,绕n旋转θ⻆角度的矩阵表示为R(n,θ),v`是向量量v 绕轴n旋转后的向量量

v` = vR(n,θ)

我们的⽬目标是⽤用v,n和θ来表示v`,具体步骤如下:

将v分解为平⾏行行于n的分向量量v||和垂直于n的分向量量v⊥。v`⊥是v`垂直于n 的分向量量。

01.根据向量量投影公式有

02.根据v||算出v⊥,w是v⊥与n叉剩的结果

03.根据w算出v`⊥

04.最后算出v`

05.现在已经得到了了v`与v,n和θ的关系公式,⽤用它来计算变换后的基向量量并构造矩阵,基向量量p`为

06.其余基向量量类推,这⾥里里纠正上式中列列向量量的写法

07.合并为矩阵后:

更更多内容参⻅见:3d数学基础