三维投影

✍ dations ◷ 2025-11-29 07:43:47 #线性代数,立体几何,射影几何,三维计算机图形学,三维成像,投影图,函数

三维投影是将三维空间中的点映射到二维平面上的方法。由于目前绝大多数图形数据的显示方式仍是二维的,因此三维投影的应用相当广泛,尤其是在计算机图形学,工程学和工程制图中。


平行投影是投影线相互平行的投影。若投影线平行于投影面则称正投影,若投影面倾斜于投影面则称斜投影。

正交投影是一系列用于显示三维物体的轮廓、细节或精确测量结果的变换方法。通常又称作截面图、鸟瞰图或立面图。

当视平面的法向(即摄像机的朝向)平行于笛卡尔坐标系三根坐标轴中的一根,数学变换定义如下:若使用一个平行于y轴(侧视图)的正交投影将三维点 a x {\displaystyle a_{x}} 平面,有时也使用):

或在齐次坐标系下可以表示为:

观测者到显示平面的距离, e z {\displaystyle \mathbf {e} _{z}} ,直接关系到视野的大小。 α = 2 tan 1 ( 1 / e z ) {\displaystyle \alpha =2\cdot \tan ^{-1}(1/\mathbf {e} _{z})} 为可视角度。(这里假设屏幕的两角为(-1,-1)和(1,1))

如果要在一些特定的显示设备上显示该二维平面,之后还要进行一些必要的剪裁和缩放操作。

Projective Transform.svg

计算三维空间中位于Ax,Az的点在屏幕坐标x轴的位置:

s c r e e n   x   c o o r d i n a t e   ( B x )   =   m o d e l   x   c o o r d i n a t e   ( A x ) × d i s t a n c e   f r o m   e y e   t o   s c r e e n   ( B z ) d i s t a n c e   f r o m   e y e   t o   p o i n t   ( A z ) {\displaystyle screen\ x\ coordinate\ (Bx)\ =\ model\ x\ coordinate\ (Ax)\times {\frac {distance\ from\ eye\ to\ screen\ (Bz)}{distance\ from\ eye\ to\ point\ (Az)}}}

对于y轴同样有:

s c r e e n   y   c o o r d i n a t e   ( B y )   =   m o d e l   y   c o o r d i n a t e   ( A y ) × d i s t a n c e   f r o m   e y e   t o   s c r e e n   ( B z ) d i s t a n c e   f r o m   e y e   t o   p o i n t   ( A z ) {\displaystyle screen\ y\ coordinate\ (By)\ =\ model\ y\ coordinate\ (Ay)\times {\frac {distance\ from\ eye\ to\ screen\ (Bz)}{distance\ from\ eye\ to\ point\ (Az)}}}

(其中Ax和Ay是透视转换前物体在空间中的坐标)

相关

  • 自噬自噬(英语:Autophagy,或称自体吞噬)是一个涉及到细胞自身结构通过溶酶体机制,负责将受损的细胞器、错误折叠的蛋白及其他大分子物质等运送至溶酶体降解并再利用的进化保守过程。
  • 盲眼钟表匠《盲眼钟表匠》(英语:The Blind Watchmaker)是理查德·道金斯于1986年出版的书,主要关于基于自然选择的进化论。他提出了一些观点以反驳他的上本书自私的基因所引起的争论(两本书
  • 胸腺嘧啶二聚体胸腺嘧啶二聚体(英语:Thymine dimer)是指相邻的DNA分子中的两个胸腺嘧啶以共价键相连,一般是由紫外线的照射,或是其他化学突变原所造成。是DNA损害的例子之一。DNA修复系统中负责
  • 变数在初等数学里,变量或变元、元是一个用来表示值的符号,该值可以是随意的,也可能是未指定或未定的。在代数运算时,将变量当作明确的数值代入运算中,可以于单次运算时解出多个问题。
  • ʈʂ清卷舌塞擦音(voiceless retroflex sibilant affricate)即清舌尖后音塞擦音。发音时候舌尖略卷起,现代标准汉语的ch/ㄔ是送气的清卷舌塞擦音,zh/ㄓ是不送气的清卷舌塞擦音。这是
  • 工人运动劳工运动或工人运动,简称工运,泛指某个或某些劳工团体为了己方或己方团体得到雇主与政府较好的待遇(例如制定劳动法令),而组织起来的活动。这些组织通常称为工联(trade unions)。许
  • 黄昏鸟†H. regalis Marsh, 1872 †H. crassipes (Marsh, 1876) †H. gracilis Marsh, 1876 †H. altus (Marsh, 1893) †H. montana Schufeldt, 1915 †H. rossicus Nesov & Yark
  • 福山市福山市(日语:福山市/ふくやまし Fukuyama shi */?)是日本广岛县的中核市,位于广岛县东南部(备后地方),是福山都市圈的中心城市。人口规模居于广岛县内第二位,中国地方第四位(次于广
  • 人民公正党人民公正党(马来语:Parti Keadilan Rakyat;英语:People's Justice Party;泰米尔语:மக்கள் நீதி கட்சி),简称公正党,是马来西亚的一个中间派政党,也是政党联盟希望联盟
  • 亚洲小爪水獭Amblonyx cinereusAonyx cinereusAmblonyx cinerea亚洲小爪水獭(学名Aonyx cinerea、oriental small-clawed otter、 Asian small-clawed otter),又名小爪水獭,是一种小型水獭。