点在不同平面直角坐标系下的坐标转换

2023-11-02 00:41

本文主要是介绍点在不同平面直角坐标系下的坐标转换,希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!

点在不同平面直角坐标系下的坐标转换

1.拟解决问题
如下图所示,
已知O’1在蓝色坐标系XOY的坐标为(x01,y01 );
已知O’2在蓝色坐标系XOY的坐标为(x02,y02 );
已知O’1X’1与OX夹角为θ1;
已知O’2X’2与OX夹角为θ2;
将P1点在黑色区域坐标系X1’O1’Y1’下的坐标值(x1’,y1’)转化成蓝色坐标系XOY的坐标值(x1,y1 );将P2点在黑色区域坐标系X2’O2’Y2’下的坐标值(x2’,y2’)转化成蓝色坐标系XOY的坐标值(x2,y2 )。
坐标系的相对位置关系
图1 坐标系的相对位置关系
2.坐标转换的公式
x1=x1’ * cosθ1 - y1’ * sinθ1 + x01
y1=x1’ * sinθ1 + y1’ * cosθ1 + y01
同理
x2=x2’ * cosθ2 - y2’ * sinθ2 + x02
y2=x2’ * sinθ2 + y2’ * cosθ2 + y02
综上
已知O’在蓝色坐标系XOY的坐标为(x0,y0 );
已知O’X’与OX夹角为seita;
设将P点在黑色区域坐标系下的坐标值(x’,y’)转化成蓝色坐标系XOY的坐标值(x,y)
坐标的转化公式为:
x=x’ * cosθ - y’ * sinθ + x0
y=x’ * sinθ + y’ * cosθ + y0

3.坐标转换公式的详细求解过程
坐标系转化分为两种情况:

  • 先旋转后平移
  • 先平移后旋转
    上述两种情况选择的参数不一样
    我们以先旋转后平移为例,说明第2节公式的由来
    1)坐标系旋转在这里插入图片描述
    图2 坐标系的旋转
    将上述黑色区域坐标系X’1O’1Y’1和X’2O’2Y’2分别顺时针旋转θ1,θ2得到红色坐标系X1(星)O1’Y1(星)和X2(星)O2’Y2(星)。
    现以黑色区域坐标系X’1O’1Y’1旋转为例。
    由图2得到,
    • P1在坐标系X’1O’1Y’1的坐标值等于P1(星)在坐标系X1(星)O1’Y1(星)的坐标值。
    • 在坐标系X1(星)O1’Y1(星)下,P1由P1(星)逆时针旋转θ1得到。

那么现在的问题就是,
在这里插入图片描述
2)坐标系平移
在这里插入图片描述
图3 坐标系的平移
在这里插入图片描述
因此,得到坐标的转化公式为:
x=x’ * cosθ - y’ * sinθ + x0
y=x’ * sinθ + y’ * cosθ + y0

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