三维投影

✍ dations ◷ 2025-09-16 11:59:27 #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

  • 手套手套是包裹手的服饰或保护器材。作用有:手部保暖、装饰、宗教用途、保护手免遭伤害、隔离手部,特殊的手套也是体育运动的器材。手套在中国古代并不很普遍。一个原因是汉服的袖
  • 软物质是凝聚体的一个子领域,包括多种易受热应力和热涨落影响的物理状态。软物质包括液晶、胶体、高分子、泡沫、凝胶、颗粒物质(英语:granular material)和多种生物材料(英语:Bio
  • 鳞,又称鳞片,是一些动物皮肤表面衍生的硬薄片状结构,有保护作用。鳞见于鱼类、爬行动物,一些哺乳动物的部分或全部体表,以及鸟类的足部。鳞翅目昆虫的翅膀表面也覆盖有细微的鳞片
  • 公丈十米亦称公丈(dekameter),是长度计量单位,是国际单位制之一,符号为dam。该长度单位在实际上的使用很少,少数的使用如在水文学中,测量重力位高度的工具。米(m) · 尧米(Ym) · 泽米(Zm) ·
  • 种族印度种族之间的关系涉及到印度人对其他种族的人的态度。在印度,几乎每个省都有其民间音乐、诗歌和舞蹈,形式独特文化,并相互影响;而印度对非印度人(尤其是非白人及黑人)普遍带有种
  • 凝血酶原1a2c, 1a3b, 1a3e, 1a46, 1a4w, 1a5g, 1a61, 1abi, 1abj, 1ad8, 1ae8, 1afe, 1aht, 1ai8, 1aix, 1awf, 1awh, 1ay6, 1b5g, 1b7x, 1ba8, 1bb0, 1bbr, 1bcu, 1bhx, 1bmm, 1bmn
  • 宫城县宫城县(日语:宮城県/みやぎけん Miyagi ken */?)是日本东北部的一个县,东邻太平洋,西面与奥羽山脉为邻。宫城县人口占了日本东北地方约4分之1,县都位于东北的最大都市仙台,约有45%
  • 台北监狱围墙遗迹坐标:25°1′58″N 121°31′37.15″E / 25.03278°N 121.5269861°E / 25.03278; 121.5269861台北监狱围墙遗迹位于台北市大安区金山南路二段44巷(爱国东路底、金山南路交叉
  • 性愉悦性欢愉、性愉悦、性愉快(英语:sexual pleasure)或性快感(日语:性的快感/せいてきかいかん),是一种经由动物间交配过程、人类性行为或性唤起而产生之感觉,所可能带来心理与身体上欢愉
  • 阿尔伯克基市阿尔伯克基(英语:Albuquerque;发音:.mw-parser-output .IPA{font-family:"Charis SIL","Doulos SIL","Linux Libertine","Segoe UI","Lucida Sans Unicode","Code2000","Gentium