二、仿射變換(轉(zhuǎn))

仿射變換是空間直角坐標(biāo)變換的一種，它是一種二維坐標(biāo)到二維坐標(biāo)之間的線性變換，保持二維圖形的“平直線”和“平行性”，其可以通過(guò)一系列的原子變換的復(fù)合來(lái)實(shí)現(xiàn)，包括平移(Translation)、縮放（Scale）、翻轉(zhuǎn)（Flip）、旋轉(zhuǎn)（Rotation）和剪切(Shear)。

此類變換可以用一個(gè)3×3的矩陣來(lái)表示，其最后一行為(0, 0, 1)。該變換矩陣將原坐標(biāo)(x, y)變換為新坐標(biāo)(x', y')，這里原坐標(biāo)和新坐標(biāo)皆視為最末一行為(1)的三維列向量，原列向量左乘變換矩陣得到新的列向量：

[x']   [m00 m01 m02] [x]   [m00*x+m01*y+m02]

[y'] = [m10 m11 m12] [y] = [m10*x+m11*y+m12]

[1 ]   [ 0   0   1 ] [1]   [     1         ]

用代數(shù)式表示如下：

x’ = m00*x+m01*y+m02；

             y’ = m10*x+m11*y+m12；

如果將它寫成按旋轉(zhuǎn)、縮放、平移三個(gè)分量的復(fù)合形式，則其代數(shù)式如下：

    其示意圖如下：

幾種典型的仿射變換：

1.public static AffineTransform getTranslateInstance(double tx, double ty)

平移變換，將每一點(diǎn)移動(dòng)到(x+tx, y+ty)，變換矩陣為：

[   1    0    tx  ]

[   0    1    ty  ]

[   0    0    1   ]

（譯注：平移變換是一種“剛體變換”，rigid-body transformation，中學(xué)學(xué)過(guò)的物理，都知道啥叫“剛體”吧，就是不會(huì)產(chǎn)生形變的理想物體，平移當(dāng)然不會(huì)改變二維圖形的形狀。同理，下面的“旋轉(zhuǎn)變換”也是剛體變換，而“縮放”、“錯(cuò)切”都是會(huì)改變圖形形狀的。） 

2.public static AffineTransform getScaleInstance(double sx, double sy)

縮放變換，將每一點(diǎn)的橫坐標(biāo)放大（縮小）至sx倍，縱坐標(biāo)放大（縮小）至sy倍，變換矩陣為：

[   sx   0    0   ]

[   0    sy   0   ]

[   0    0    1   ]

3.public static AffineTransform getShearInstance(double shx, double shy)

剪切變換，變換矩陣為：

[   1   shx   0   ]

[  shy   1    0   ]

[   0    0    1   ]

相當(dāng)于一個(gè)橫向剪切與一個(gè)縱向剪切的復(fù)合

[   1      0    0   ][   1   shx   0   ]

[  shy    1    0   ][   0     1   0  ]

[   0      0    1   ][   0     0    1  ]

（譯注：“剪切變換”又稱“錯(cuò)切變換”，指的是類似于四邊形不穩(wěn)定性那種性質(zhì)，街邊小商店那種鐵拉門都見(jiàn)過(guò)吧？想象一下上面鐵條構(gòu)成的菱形拉動(dòng)的過(guò)程，那就是“錯(cuò)切”的過(guò)程。） 

4.public static AffineTransform getRotateInstance(double theta)

旋轉(zhuǎn)變換，目標(biāo)圖形圍繞原點(diǎn)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)theta弧度，變換矩陣為：

[   cos(theta)    -sin(theta)    0   ]

[   sin(theta)     cos(theta)    0   ]

[       0           0            1   ] 

5.public static AffineTransform getRotateInstance(double theta, double x, double y)

旋轉(zhuǎn)變換，目標(biāo)圖形以(x, y)為軸心順時(shí)針旋轉(zhuǎn)theta弧度，變換矩陣為：

[   cos(theta)    -sin(theta)    x-x*cos+y*sin]

[   sin(theta)     cos(theta)    y-x*sin-y*cos ]

[       0              0          1            ]

相當(dāng)于兩次平移變換與一次原點(diǎn)旋轉(zhuǎn)變換的復(fù)合：

[1  0  -x][cos(theta)  -sin(theta)  0][1  0  x]

[0  1  -y][sin(theta)   cos(theta)  0][0  1  y]

[0  0  1 ][   0           0        1 ][0  0  1]