3D数学-坐标、向量总结

3D数学-坐标、向量总结坐标 分类 1 维 数组 2 维 2D 坐标系 X 轴 Y 轴 3 维 3D 坐标系 X 轴 Y 轴 Z 轴 左手坐标系 右手坐标系 应用 世界坐标系 全局坐标

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  • 坐标

分类:

1维:数组

2维:2D坐标系(X轴,Y轴)

3维:3D坐标系(X轴,Y轴,Z轴){左手坐标系,右手坐标系}

应用:

世界坐标系(全局坐标):是一个特殊的坐标系它建立了描述其他坐标系所需要的参考框架。从另一方面说能够用世界坐标系描述其他坐标系的位置而不能用更大的、外部的坐标系来描述世界坐标系

物体坐标系(局部坐标):物体坐标系是和特定物体相关联的坐标系每个物体都有它们独立的坐标系当物体移动或改变方向时和该物体相关联的坐标系将随之移动或改变方向。

摄像机坐标系:摄像机坐标系是和观察者密切相关的坐标系。摄像机坐标系和屏幕坐标系相似,差别在于摄像机坐标系处于 3D 空间中而屏幕坐标系在 2D 平面里。摄像机坐标系能被看作是一种特殊的“物体”坐标系,该“物体”坐标系就定义在摄像机的屏幕可视区域摄像机坐标系中摄像机在原点x轴向右z轴向前(朝向屏幕内或摄像机方向)y轴向上(不是世界的上方而是摄像机本身的上方)

惯性坐标系:为了简化世界坐标系到物体坐标系的转换,人们引入了一种新的坐标系称作惯性坐标系意思是在世界坐标系到物体坐标系的“半途”惯性坐标系的原点和物体坐标系的原点重合但惯性坐标系的轴平行于世界坐标系的轴。从物体坐标系转换到惯性坐标系只需旋转,从惯性坐标系转换到世界坐标系只需要平移。分开考虑着两件事比把它们糅合在一起容易得多

  • 向量

定义:

1、类似于数组

2、可以有任意正数维

3、是终点位置减起点位置得到的

4、可以理解为没有位置,只有方向和大小的有向线段(大小为长度(模),方向为指向)

5、每一个维度都是0的向量被称为“零向量”,表达的是“没有位移”

6、只要大小和方向相等被称为“相等向量”

7、模长为1的向量被称为“单位向量”

8、大小相等,方向相反的向量被称为“相反向量”

运算:

A+B=B+A

向量加法交换律

A-B=A+(-B)

向量减法定义

(A+B)+C=A+(B+C)

向量加法结合律

A(BC)=(AB)C

标量乘法结合律

K(A+B)=KA+KB

标量乘法对向量加法的分配率

||KA||=|K| ||A||

向量乘以标量相当于以标量的绝对值乘以每一个分量

||A||>=0


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向量的大小非负

||A+B||2=||A||2+||B||2

勾股定理在向量加法中的应用

||A||+||B||>=||A+B||

向量加法的三角形法则

A.B=B.A

点乘交换律

||A||=根号A.A

点乘定义向量大小

K(A.B)=(KA).B=A.(KB)

标量乘法对点乘结合律

A.(B+C)=A.B+A.C

点乘对向量加减法分配率

AXA=0

任何向量与自身的叉乘等于零向量

AXB=-(BXA)

叉乘逆交换律

AXB=(-A)X(-B)

叉乘的操作数同时变负,结果相同

K(AXB)=(KA)XB=AX(KB)

标量乘法对叉乘结合律

AX(B+C)=AXB+AXC

叉乘对向量加法分配率

A.(AXB)=0

向量与另一向量的叉乘再点乘改向量本身等于0

Vector类实现及其运算解释:

Vector类测试:

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