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            天行健 君子當(dāng)自強(qiáng)而不息

            3D數(shù)學(xué) ---- 矩陣和線性變換(3)

            一般來說,投影意味著降維操作,有一種投影方法是在某個(gè)方向上用0作為縮放因子。這種情況下,所有點(diǎn)都被拉平至垂直的軸(2D)或平面(3D)上。這種類型的投影稱作正交投影(或者平行投影),因?yàn)閺脑瓉淼狞c(diǎn)到投影點(diǎn)的直線相互平行。

             

            向坐標(biāo)軸或平面投影

            最簡單的投影方式是向坐標(biāo)軸(2D)或平面(3D)投影,如圖8.15所示:

            向坐標(biāo)軸或平面投影在實(shí)際變換中不常發(fā)生,大多數(shù)情況是向低維的變換賦值,且要拋棄維數(shù)時(shí)。例如,將3D點(diǎn)賦值給2D點(diǎn),拋棄z分量,只復(fù)制x和y。

            通過使垂直方向上的縮放因子為零,就能向坐標(biāo)軸或平面投影。考慮到完整性,下面列出這些變換矩陣,見公式8.10 - 8.14。

             

            向任意直線或平面投影

            也能向任意直線或平面投影,像往常一樣,由于不考慮平移,這些直線或平面必須通過原點(diǎn)。投影由垂直于直線或平面的單位向量n定義。

            通過使該方向的縮放因子為0能夠?qū)С鱿蛉我夥较蛲队暗木仃嚕?D中的情況如公式8.15所示:

            記住這里n垂直于投影直線,而不是平行。3D中,向垂直于n的平面投影的矩陣如公式8.16所示:

             

            鏡像

            鏡像(也叫做反射)是一種變換,其作用是將物體沿直線(2D中)或平面(3D中)“翻折”,圖8.16展示了鏡像的效果。

            使縮放因子為-1能夠很容易地實(shí)現(xiàn)鏡像變換,設(shè)n為2D單位向量,公式8.17所示的矩陣將沿通過原點(diǎn)且垂直于n的反射軸來進(jìn)行鏡像變換。

            3D中,用反射平面代替直線。公式8.18中的矩陣將沿通過原點(diǎn)且垂直于n的平面來進(jìn)行鏡像變換:

            注意一個(gè)物體只能“鏡像”一次,如果再次鏡像(當(dāng)沿不同的軸或平面的時(shí)候),物體將翻回“正面”(用一張紙來想象),這和在原位置旋轉(zhuǎn)物體的效果一樣。

             

            切變

            切變是一種坐標(biāo)系“扭曲”變換,非均勻地拉伸它。切變的時(shí)候角度會(huì)發(fā)生變化,但令人驚奇的是面積和體積卻保持不變。基本思想是將某一坐標(biāo)的乘積加到另一個(gè)上。例如,2D中將y乘以某個(gè)因子然后加到x上,得到 x' = x + sy,如圖8.17所示:

            實(shí)現(xiàn)這個(gè)切變變換的矩陣為:


            posted on 2008-01-12 20:03 lovedday 閱讀(2275) 評論(0)  編輯 收藏 引用

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