数学基础知识02

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数学基础知识02

2024-07-09 10:02| 来源: 网络整理| 查看: 265

 

旋转角度

已知两向量a=(x1,y1,z1)和b=(x2,y2,z2),

两向量的旋转角度,可以通过点乘获得

a•b=|a|*|b|*cosθ

通过cosθ反转可求得旋转角度

 

 

旋转轴

两个(不平行)的向量,决定一个平面,

而平面内任意向量,都可以通过旋转角度θ获得,所以,该平面的法向量一定是旋转轴(旋转轴不一定是该平面的法向量)

而法向量可以通过两向量的叉乘得到,可参考

数学基础知识01

 

旋转矩阵

(旋转矩阵)是基于(旋转轴)和(旋转角度)推导出来的

 

具体推导公式,可参考前辈的以下网址

http://www.cnblogs.com/xpvincent/archive/2013/02/15/2912836.html

 

推导出来的(旋转矩阵)为

公式说明

假设(旋转轴)的向量n=(nx, ny, nz);

I是单位矩阵,A是向量n的反对称矩阵,即

反对称矩阵如何求,详情可看

数学基础知识01

而θ旋转角度

 

最后求出的旋转矩阵如下

通过旋转矩阵可以求出(向量a)绕(旋转轴)旋转(角度θ)得到的(向量b)

设3X3的(旋转矩阵)为R

v' = Rv

 

 

除此之外,在后面会遇到一种特殊的情况,(摄像机的移动)

已知(旋转轴向量n),已知(需要旋转的向量a),已知(需要旋转的向量a,逆时针旋转90度得到的向量b)

而且(向量n)是,(向量a)和(向量b),所在平面的法向量

通过旋转矩阵,我们可以得到

化简整合有

当(向量n)是法向量的时候,我们可以清楚地看见

所以

把vx2代入公式,有

同理,把新得到的向量,逆时针旋转90度,可以获得,向量b旋转同样角度后,得到的新向量

由x坐标变化,我们可以轻易获得向量变化之后的,y坐标 和 z坐标

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 



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