Geometrické posunutí.
V geometrii představuje posunutí (translace ) geometrické zobrazení v afinním prostoru, které je charakterizováno tím, že každý bod se zobrazí na bod posunutý o stejný vektor, tzv. vektor posunutí , který posunutí jednoznačně určuje.
Posunutí v euklidovském prostoru se řadí mezi shodná zobrazení . Posunutí lze aplikovat na celý prostor nebo na vybrané geometrické útvary . Tvar a velikost jednotlivých geometrických útvarů se při posunutí nemění.
Maticová reprezentace
Některé transformace lze reprezentovat jako násobení vektoru souřadnic zleva určitou maticí. Při násobení maticí je vždy počátek souřadnic pevným bodem; posunutí je však afinní transformace , která nemá žádný pevný bod . Existuje ale trik, jak posunutí reprezentovat násobením vektoru souřadnic maticí zleva , a tím je použití homogenních souřadnic : trojrozměrný vektor
v
=
(
v
x
,
v
y
,
v
z
)
{\displaystyle \mathbf {v} =(v_{x},v_{y},v_{z})}
zapíšeme pomocí 4 homogenních souřadnic jako
v
=
(
v
x
,
v
y
,
v
z
,
1
)
{\displaystyle \mathbf {v} =(v_{x},v_{y},v_{z},1)}
.[ 1]
Pro posunutí objektu o daný vektor
v
{\displaystyle \mathbf {v} }
lze každý homogenní vektor
p
{\displaystyle \mathbf {p} }
(zapsaný v homogenních souřadnicích) znásobit následující translační maticí :
T
v
=
[
1
0
0
v
x
0
1
0
v
y
0
0
1
v
z
0
0
0
1
]
{\displaystyle T_{\mathbf {v} }={\begin{bmatrix}1&0&0&v_{x}\\0&1&0&v_{y}\\0&0&1&v_{z}\\0&0&0&1\end{bmatrix}}}
Násobení touto maticí dá skutečně očekávaný výsledek:
T
v
p
=
[
1
0
0
v
x
0
1
0
v
y
0
0
1
v
z
0
0
0
1
]
[
p
x
p
y
p
z
1
]
=
[
p
x
+
v
x
p
y
+
v
y
p
z
+
v
z
1
]
=
p
+
v
{\displaystyle T_{\mathbf {v} }\mathbf {p} ={\begin{bmatrix}1&0&0&v_{x}\\0&1&0&v_{y}\\0&0&1&v_{z}\\0&0&0&1\end{bmatrix}}{\begin{bmatrix}p_{x}\\p_{y}\\p_{z}\\1\end{bmatrix}}={\begin{bmatrix}p_{x}+v_{x}\\p_{y}+v_{y}\\p_{z}+v_{z}\\1\end{bmatrix}}=\mathbf {p} +\mathbf {v} }
Inverzní zobrazení a tedy i inverzní translační matici lze získat prostým obrácením vektoru :
T
v
− − -->
1
=
T
− − -->
v
.
{\displaystyle T_{\mathbf {v} }^{-1}=T_{-\mathbf {v} }.\!}
Součin translačních matic lze vyjádřit pomocí sčítání vektorů :
T
v
T
w
=
T
v
+
w
.
{\displaystyle T_{\mathbf {v} }T_{\mathbf {w} }=T_{\mathbf {v} +\mathbf {w} }.\!}
Protože sčítání vektorů je komutativní , násobení translačních matic je také komutativní (na rozdíl od násobení obecných matic).
Odkazy
Reference
V tomto článku byl použit překlad textu z článku Translation (geometry) na anglické Wikipedii.
↑ PAUL, Richard. Robot manipulators: mathematics, programming, and control: the computer control of robot manipulators . Cambridge, MA: MIT Press, 1981. Dostupné online . (anglicky)
Související články
Externí odkazy
Obrázky, zvuky či videa k tématu posunutí na Wikimedia Commons