- •Преобразования для точек и прямых линий.
- •Преобразование прямых линий
- •Композиция преобразований на плоскости
- •3.Двумерное смещение и однородные координаты. Точки в бесконечности. Двумерное смещение и однородные координаты
- •Точки в бесконечности
- •4. Трехмерные преобразования и проекции
- •Ортогональная аксонометрическая проекция
- •Изометрическая проекция
- •Перспективные преобразования и проекции
- •Восстановление трехмерной информации
- •6. Математическое описание плоских кривых. Представление канонических сечений, окружности, эллипса, параболы, гиперболы.
- •7. Представление пространственных кривых.
- •8. Кубические сплайны. Кривые Безье. В-сплайны. Кубические сплайны.
- •9. Сферические поверхности. Билинейные поверхности. Линейчатые поверхности.
- •10) Линейные поверхности Кунса. Участок бикубической поверхности. Поверхности Безье. В-сплайн поверхности. Линейные поверхности кунса
- •Участок бикубической поверхности
Композиция преобразований на плоскости
последовательность
преобразований
может
быть реализована как
Произведение
матриц называют их композицией.
Соответственно, преобразования с
матрицей
называется композицией преобразований
с матрицами
.
Последовательность умножения матриц
важна.
Один
из примеров композиции преобразований
с использованием однородных координат–это
вращение вокруг произвольной точки.
Вращение вокруг произвольной точки
может быть выполнено путем переноса
центра вращения в начало координат,
поворотом относительно начала координат,
а затем переноса точки вращения в
исходное положение. То есть поворот
точки
вокруг точки
на угол
выполняется следующим образом
Композиция трех матриц преобразования дает общую матрицу вращения вокруг произвольной точки
В
частности, для
;
для
;для
.
хотя
композиция (умножение) матриц в общем
случае не коммутативно, но в некоторых
частных случаях коммутативность имеет
место, то есть
,
если
,
:
перенос, перенос
масштабирование, масштабирование
поворот, поворот
обшее масштабирование, поворот
3.Двумерное смещение и однородные координаты. Точки в бесконечности. Двумерное смещение и однородные координаты
Для переноса начала координат вводят третью компоненту в вектор координат точки и третью строку в матрицу преобразования.
Матрица
преобразования
не является квадратной и, значит, не
имеет обратной матрицы. Поэтому дополним
ее до квадратной, тогда
В
случае произвольных значений элементов
матрицы
получим вектор преобразованных координат
вида
.
Представление
двумерного вектора трехмерным или, в
общем случае, представление
-
мерного вектора в
-
мерным называется однородным
координатным воспроизведением;
координаты
–
однородными
координатами.
Однородные
координаты интерпретируются как
результат масштабного преобразования
точки
,
лежащей в плоскости
,
в точку
в плоскости
.
При однородном координатном преобразовании
-мерного
вектора оно выполняется в (
-мерном
пространстве, а конечные результаты в
мерном
пространстве получают как
;
.Очевидно,
что для любой точки на плоскости
существует бесконечное множество
однородных координатных представлений.
дает
дополнительные преимущества
все
преобразования матрицей
реализуются в однородных координатах
с помощью матрицы
то
есть результат тот же, что и для
матрица
В общем виде
Элементы
матрицы
выполняют следующие функции:
покоординатное
изменение масштаба, сдвиг, вращение
смещение;
полное
изменение масштаба;
получение
центральных проекций; центр проектирования
в начале координат.
Точки в бесконечности
Однородные координаты могут представлять точки в бесконечности, лежащие на некоторой прямой.
Двумерный
вектор однородных координат
образует точку в бесконечности на линии
Для
иллюстрации этого рассмотрим линию
и точку, однородные координаты которой
имеют вид
,
при
.
|
Видно,
что при
.
При этом все время сохраняется соотношение
,
то есть точка движется в бесконечность
по указанной прямой. Из этого следует,
например, что вектор однородных координат
характеризует точку в бесконечности
на оси абсцисс
;
вектор
–
точку в бесконечности на оси ординат
.
