变换矩阵的搜索角度

Question

我有一个具有这样的值的变换矩阵。

分别转换为xx，xy，yx，yy，tx和ty。

如何从上述给定值集中找到角度。

Answer 1

如果仅关于旋转，则可以使用给定的矩阵对向量（1,0）进行变换，并计算所得向量与x轴之间的角度，如对原始问题的评论中已经提到的

import java.awt.Point;
import java.awt.geom.AffineTransform;
import java.awt.geom.Point2D;
import java.util.Random;


public class ExtractRotation
{
    public static void main(String[] args)
    {
        for (int i=0; i<=180; i++)
        {
            double angleRad = Math.toRadians(i);
            AffineTransform at = createRandomTransform(angleRad);
            double extractedAngleRad = extractAngle(at);
            System.out.println(
                "In: "+Math.toDegrees(angleRad)+ " " +
                "Out "+Math.toDegrees(extractedAngleRad));
        }
    }

    private static double extractAngle(double m[])
    {
        return extractAngle(new AffineTransform(m));
    }
    private static double extractAngle(AffineTransform at)
    {
        Point2D p0 = new Point();
        Point2D p1 = new Point(1,0);
        Point2D pp0 = at.transform(p0, null);
        Point2D pp1 = at.transform(p1, null);
        double dx = pp1.getX() - pp0.getX();
        double dy = pp1.getY() - pp0.getY();
        double angle = Math.atan2(dy, dx);
        return angle;
    }

    private static Random random = new Random(0); 
    private static AffineTransform createRandomTransform(double angleRad)
    {
        AffineTransform at = new AffineTransform();
        double scale = 1.0;
        at.translate(randomDouble(), randomDouble());
        scale = Math.abs(randomDouble());
        at.scale(scale, scale);
        at.rotate(angleRad);
        at.translate(randomDouble(), randomDouble());
        scale = Math.abs(randomDouble());
        at.scale(scale, scale);
        return at;
    }

    private static double randomDouble()
    {
        return -5.0 + random.nextDouble() * 10;
    }


}

Answer 2

请参阅有关转换矩阵的Wikipedia页面：http://en.wikipedia.org/wiki/Transformation_matrix#Affine_transformations。

tx和ty是翻译。其余元素组成一个旋转矩阵：

xx xy
yx yy

注意，这相当于

cos(θ)  sin(θ)
-sin(θ) cos(θ)

其中θ是顺时针旋转角度。由此得到xx = yy = cos(θ)和xy = -yx = sin(θ)。角度可以计算为Math.atan2(xy, xx)。这将为您提供介于-π和π之间的结果。 Math.acos(xx)，Math.acos(yy)，Math.asin(xy)，Math.asin(-yx)和-Math.asin(yx)的角度都比π/2小零。

Answer 3

这6个数字描述了一个仿射变换，通常由（非均匀）缩放，旋转和平移组成。翻译用(tx, ty)表示。剩下的4个数字必须分解为缩放和旋转。最简单的方法是Singular value decomposition：将矩阵分解为M=UDV，其中M是原始矩阵

Answer 4

如果要选择使用具有4个自由度的仿射变换（缩放，旋转和平移），则不必分解旋转矩阵。有一个直接的解决方案可以提取平移和旋转