坐标旋转变换公式的推导

翻译自: http://www.metro-hs.ac.jp/rs/sinohara/zahyou_rot/zahyou_rotate.htm
翻译： 汤 永康

出处: http://blog.csdn.net/tangyongkang
转贴请注明出处

1 围绕原点的旋转

如下图， 在2维坐标上，有一点p(x, y) , 直线opの长度为r, 直线op和x轴的正向的夹角为a。 直线op围绕原点做逆时针方向b度的旋转，到达p’ (s,t)




s = r cos(a + b) = r cos(a)cos(b) – r sin(a)sin(b) (1.1)

t = r sin(a + b) = r sin(a)cos(b) + r cos(a) sin(b) (1.2)

其中 x = r cos(a) , y = r sin(a)

代入(1.1), (1.2) ,

s = x cos(b) – y sin(b) (1.3)

t = x sin(b) + y cos(b) (1.4)



用行列式表达如下：





2．座标系的旋转

在原坐标系xoy中, 绕原点沿逆时针方向旋转theta度， 变成座标系 sot。

设有某点p，在原坐标系中的坐标为 (x, y), 旋转后的新坐标为(s, t)。




oa = y sin(theta) (2.1)

as = x cos(theta) (2.2)

综合(2.1)，(2.2) 2式

s = os = oa + as = x cos(theta) + y sin(theta)

t = ot = ay – ab = y cos(theta) – x sin(theta)



用行列式表达如下：