在平面中,一个点绕任意点旋转θ度后的点的坐标

作者:哈哈小脸 | 创建时间: 2023-04-19
假设对图片上任意点(x,y),绕一个坐标点(rx0,ry0)逆时针旋转a角度后的新的坐标设为(x0, y0),有公式: x0= (x - rx0)*cos(a) - (y - ry0)*sin(a) + rx0 ; y0= (x - rx0...
在平面中,一个点绕任意点旋转θ度后的点的坐标

操作方法

证:设点(x0,y0)到点(rx0,ry0)的距离为La,点(x,y)到点(rx0,ry0)的距离为Lb 则由图1可得:

( x0 - rx0 ) / La = cos(a + b)                    -    ① ( x - rx0 ) / Lb = cos(b)                            -    ② La = Lb                                                        -    ③ ( y0 - ry0 ) / La = sin(a+b)                       -    ④ ( y - ry0 ) / Lb = sin(b)                             -    ⑤ 当cos(b),cos(a + b)不为零时,由①②③得: (x0- rx0)/ (x-rx0) = cos(a+b)/cos(b) (x0- rx0)/ (x-rx0) = (cos(a)cos(b)-sin(a)sin(b))/cos(b) (x0- rx0)/ (x-rx0) = cos(a) - sin(a)tan(b) (x0- rx0) = (cos(a) - sin(a)tan(b))(x - rx0) x0 = (x - rx0)cos(a) - sin(a)tan(b)(x - rx0) + rx0 x0 = (x - rx0)cos(a) - (y - ry0)sin(a) + rx0                        -    A 当sin(b),sin(a + b)不为零时,由③④⑤得: (y0 - ry0)/(y - ry0) = sin(a+b)/sin(b) (y0 - ry0)/(y - ry0) = (sin(a)cos(b) + cos(a)sin(b))/sin(b) (y0 - ry0)/(y - ry0) = sin(a)cos(b)/sin(b) + cos(a) y0 = (y - ry0)sin(a)cos(b)/sin(b) + (y - ry0)cos(a) + ry0 y0 = (y - ry0)sin(a)(x - rx0)/(y - ry0) + (y - ry0)cos(a) + ry0 y0 = (x - rx0)sin(a) + (y - ry0)cos(a) + ry0                        -    B ∴当cos(b),cos(a + b)不为零时A、B式成立

当cos(a+b)= 0时,即x0 = rx0,a+b = π/2+kπ(k>=0的自然数)如图2:

∵cos(a+b)= 0 cos(a)cos(b) - sin(a)sin(b) = 0 tan(a) = 1/tan(b) sin(a)/cos(a) = (x - rx0)/(y - ry0) (x - rx0)cos(a) = (y - ry0)sin(a) 将x0 = rx0式代入A式也得 (x - rx0)cos(a) = (y - ry0)sin(a) ∴当cos(a+b)= 0时A式成立。

∵tan(a) = (x - rx0)/(y - ry0) - ⑥ La = Lb = y0 - ry0 - ⑦ 由⑥得 (y - ry0)sin(a)/cos(a) = (x - rx0) (y - ry0)sin²(a)/cos(a) = (x - rx0)sin(a) (y - ry0)(1-cos²(a))/cos(a) = (x - rx0)sin(a) (y - ry0)(1/cos(a)-cos(a)) = (x - rx0)sin(a) (y - ry0)/cos(a)-(y - ry0)cos(a)) = (x - rx0)sin(a) (y - ry0)/cos(a) = (x - rx0)sin(a) +(y - ry0)cos(a)) - ⑧ 由⑦得 (y - ry0)/cos(a) = (x - rx0)/sin(a) = y0 - ry0 y0 = (y - ry0)/cos(a) + ry0 - ⑨ 将⑧代入⑨得: y0 = (x - rx0)sin(a) +(y - ry0)cos(a) + ry0 ∴当cos(a+b)= 0时B式成立。

当sin(a) = 0时,即a = π/2+ kπ(k>=0的自然数)如图3所示:

∵sin(b) = (x0 - rx0)/La = (y - ry0)/Lb cos(b) = (y0 - ry0)/La = (x - rx0)/Lb 即: x0 - rx0 = y - ry0 y0 - ry0 = x - rx0 得: x0 = y - ry0 + rx0 y0 = x - rx0 + ry0 把a= π/2+ kπ代入A、B两式得: x0 = y - ry0 + rx0 y0 = x - rx0 + ry0 ∴当sin(a) = 0时,A、B两式也成立

当cos(b)= 0时,即x = rx0,b = π/2 +kπ(k>=0的自然数)如图4:

∵La = Lb = y - ry0                                    -      ⑴ sin(a)= ( x0 - rx0 ) / La                      -      ⑵ cos(a)= ( y0 - ry0 ) / La                    -      ⑶ 由⑴⑵⑶得: x0 = (y - ry0)sin(a)+ rx0 y0 = (y - ry0)cos(a)+ ry0 将b = π/2+kπ 代入A、B两式也得 x0 = (y - ry0)sin(a)+ rx0 y0 = (y - ry0)cos(a)+ ry0 ∴当cos(b)= 0时,符合A、B两式。

当sin(a+b) = 0时,即y0 = ry0,a+b = π+kπ(k>=0的自然数),如图5所示:

∵sin(a+b) = 0 ∴sin(a)cos(b) + cos(a)sin(b) = 0 tan(a) + tan(b) = 0 sin(a)/cos(a) + (y - ry0)/(x - rx0) = 0 (x - rx0)sin(a) + (y - ry0)cos(a) = 0 将y0 = ry0 代入B式也得: (x - rx0)sin(a) + (y - ry0)cos(a) = 0 ∴当sin(a+b)= 0时A式成立。

∵tan(a) = tan(π- b) =  - tan(b) = -(y - ry0)/(x - rx0)         -     ⑷ La = Lb = rx0 - x0                                                        -     ⑸ 由 ⑷ 得: tan(a) = -(y - ry0)/(x - rx0) (x - rx0)sin(a)/cos(a) = -(y - ry0) (x - rx0)sin²(a)/cos(a) = -(y - ry0)sin(a) (x - rx0)(1-cos²(a))/cos(a) = -(y - ry0)sin(a) (x - rx0)/cos(a)-(x - rx0)cos(a) = -(y - ry0)sin(a) (x - rx0)/cos(a) = (x - rx0)cos(a)-(y - ry0)sin(a)               -     ⑹ 由 ⑸ 得: (y - ry0)/sin(b) = (x - rx0)/cos(b) = rx0 - x0 x0 = rx0 - (x - rx0)/cos(b) x0 = rx0 - (x - rx0)/cos(π-a) x0 = rx0 + (x - rx0)/cos(a)                                              -      ⑺ 把 ⑹ 代入 ⑺ 得: x0 = (x - rx0)cos(a)-(y - ry0)sin(a) + rx0 ∴当sin(a+b)= 0时B式成立。

综上所述,对图片上任意点(x,y),绕一个坐标点(rx0,ry0)逆时针旋转a角度后的新的坐标设为(x0, y0),有公式: x0= (x - rx0)*cos(a) - (y - ry0)*sin(a) + rx0 ;    y0= (x - rx0)*sin(a) + (y - ry0)*cos(a) + ry0 ;

点击展开全文

更多推荐