球体旋转坐标推导

球体旋转的坐标公式为:
旋转X轴时,旋转角度为:α
x'=x
y'=ycosα-zsinα
z'=zcosα+ysinα
旋转Y轴时,旋转角度为:β
y'=y
x'=xcosβ+zsinβ
z'=zcosβ-xsinβ
 
旋转Z轴时,旋转角度为:γ
z'=z
x'=xcosγ-ysinγ
y'=ycosγ+xsinγ
 
上面的公式是从网上查到的,想要了解那几条公式是怎样计算出来的,高中的数学几乎忘得差不多了,想想这样也不算难,要是高中那时一下子就推导出来了。结果想了好久才推导出来,郁闷了一下下。
 
下面,以旋转Z轴为例来推导公式
以Z轴为轴心旋转时,旋转点的坐标的z坐标是不变的,变化的只是x,y。可以看作旋转球体的坐标在xy坐标的投影,这样就相当于点在直线xy坐标以原点为中心旋转,旋转的夹角投影也角度也不变,依然为γ
设原点为O,旋转前的点为A(x,y),旋转后的点为B(x',y'),OA距离为r,OA与x轴的夹角为θ
所以OA=OB=r
OA=x/cosγ=y/sinγ
OB=x'/cos(θ+γ)=y'/sin(θ+γ)
还记得 cos(θ+γ)=cosθcosγ-sinθsinγ; sin(θ+γ)=sinθcosγ+sinγcossinθ么,没错,这是重要的一步,我也想了好久
接下来的转换就简单啦
x'=rcos(θ+γ)=r(cosθcosγ+sinθsinγ)=rcosθcosγ-rsinθsinγ=xcosγ-ysinγ
y'=rsin(θ+γ)=r(sinθcosγ+sinγcossinθ)=rsinθcosγ+rsinγcossinθ=ycosγ+xsinγ
因为z坐标是不变的,z'=z
 
其他的旋转坐标转换推导同上
原文地址:https://www.cnblogs.com/skybdemq/p/2264238.html