二維幾何變換

二維幾何變換,二維指長和寬,即平面,二維幾何變換就是平面幾何的幾種變換,如平移,旋轉,翻折等的變換。

什麼是二維幾何變換

二維指長和寬,即平面。

二維幾何變換就是平面幾何的幾種變換。如平移,旋轉,翻折等的變換。

正如我們在附錄中提到的那樣,用齊次坐標表示點的變換將非常方便,因此在本節中所有的幾何變換都將採用齊次坐標進行運算。二維齊次坐標變換的矩陣的形式是:

這個矩陣每一個元素都是有特殊含義的。

形進行平移變換;[ g h ]是對圖形作投影變換;[ i ]則是對圖形整體進行縮放變換。

1)平移變換

2)縮放變換

3)旋轉變換

4)對稱變換

對稱變換其實只是 a 、 b 、 d 、 e 取0、1等特殊值產生的一些特殊效果。例如:

當 b = d =0, a =-1, e =1時有 x =- x, y= y,產生與 y軸對稱的圖形 。

當 b = d =0, a =-1, e =-1時有 x = x, y=- y,產生與 x軸對稱的圖形。

當 b = d =0, a = e =-1時有 x =- x, y=- y,產生與原點對稱的圖形。

當 b = d =1, a = e =0時有 x = y, y= x,產生與直線y=x對稱的圖形。

當 b = d =-1, a = e =0時有 x =- y, y=- x,產生與直線 y=- x對稱的圖形。

5)錯切變換

當 d =0時, x= x+ by, y= y,此時,圖形的 y坐標不變, x坐標隨初值 ( x, y)及變換係數 b作線性變化。

當 b =0時, x= x, y= dx+ y,此時,圖形的 x坐標不變, y坐標隨初值 ( x, y)及變換係數 d作線性變化。

6)複合變換

如果圖形要做一次以上的幾何變換,那么可以將各個變換矩陣綜合起來進行一步到位的變換。複合變換有如下的性質:

複合平移 對同一圖形做兩次平移相當於將兩次的平移兩加起來:

複合縮放 兩次連續的縮放相當於將縮放操作相乘:

複合旋轉 兩次連續的旋轉相當於將兩次的旋轉角度相加:

縮放、旋轉變換都與參考點有關,上面進行的各種變換都是以原點為參考點的。如果相對某個一般的參考點( xf , yf )作縮放、旋轉變換,相當於將該點移到坐標原點處,然後進行縮放、旋轉變換,最後將( xf , yf )點移回原來的位置。切記複合變換時,先作用的變換矩陣在右端,後作用的變換矩陣在左端。 關於( xf , yf )點的縮放變換 繞( xf , yf )點的旋轉變換

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