齊次坐標(biāo)

H.C.(Homogeneous Coordinates) are a system of coordiantes used in projective geometry
-----------即將維度升1确封,向量補(bǔ)0,點(diǎn)補(bǔ)1
概述:既能用來(lái)區(qū)分點(diǎn)和向量含衔,同時(shí)也更易于進(jìn)行仿射幾何變換(線性幾何變換)

性質(zhì)
  1)如果實(shí)數(shù)a非零族奢,則(x, y, x, w)和(ax, ay, az, aw)表示同一個(gè)點(diǎn)姥闭,類似于x/y = (ax)/( ay)。
  2)三維空間點(diǎn)(x, y, z)的齊次點(diǎn)坐標(biāo)為(x, y, z, 1.0)越走,二維平面點(diǎn)(x,y)的齊次坐標(biāo)為(x, y, 0.0, 1.0)棚品。
  3)當(dāng)w不為零時(shí),齊次點(diǎn)坐標(biāo)(x, y, z, w)即三維空間點(diǎn)坐標(biāo)(x/w, y/w, z/w)廊敌;
-----------當(dāng)w為零時(shí)铜跑,齊次點(diǎn)(x, y, z, 0.0)表示此點(diǎn)位于某方向的無(wú)窮遠(yuǎn)處。

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優(yōu)點(diǎn)
1.它提供了用矩陣運(yùn)算把二維骡澈、三維甚至高維空間中的一個(gè)點(diǎn)集從一個(gè)坐標(biāo)系變換到另一個(gè)坐標(biāo)系的有效方法疼进。
2.它可以表示無(wú)窮遠(yuǎn)的點(diǎn)。n+1維的齊次坐標(biāo)中如果h=0秧廉,實(shí)際上就表示了n維空間的一個(gè)無(wú)窮遠(yuǎn)點(diǎn)。對(duì)于齊次坐標(biāo)[a,b,h]拣帽,保持a,b不變疼电, 點(diǎn)沿直線 ax+by=0 逐漸走向無(wú)窮遠(yuǎn)處的過(guò)程。

在齊次坐標(biāo)下减拭,旋轉(zhuǎn)/平移/仿射變換/透視變換都可以用同一個(gè)矩陣實(shí)現(xiàn)--這在傳統(tǒng)笛卡爾坐標(biāo)系下是不可能的


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推理:
在笛卡爾坐標(biāo)系下的2D和3D旋轉(zhuǎn)(平移需要另加矩陣參數(shù))蔽豺,可用下圖公式進(jìn)行表達(dá)--可以看出其在表達(dá)上的復(fù)雜性


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而在齊次坐標(biāo)系下,旋轉(zhuǎn)拧粪,評(píng)議修陡,仿射變換等可以用一個(gè)矩陣M來(lái)完成,如下


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Similarity transformation(相似變換)

相似變換算是仿射變換的一種特殊形況.
圖形在相似變換后可霎,不改變其形狀魄鸦,但其位置和角度以及大小可能發(fā)生變化 -- 即相似變換可以分解為放縮,平移癣朗,旋轉(zhuǎn)和翻轉(zhuǎn)變換
對(duì)于矩陣的相似變換拾因,TODO

Affine transformation(仿射變換)

即在幾何中,一個(gè)向量空間進(jìn)行一次線性變換+平移,變換到另一個(gè)向量空間

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