将正交矩阵应用于点的 3D 配置

计算科学 线性代数 矩阵 计算几何 几何学
2021-12-05 07:05:58

假设给定点的 3D 配置和矩阵,具有正交列。现在,假设一个到 2D 的映射是作为 是否可以安全地假设仅对应于仅限于前 2 个轴我读到正交矩阵的应用,如上所述,保留了欧几里得空间中的等距,这意味着它应该对应于旋转、反射和平移。XRn×3Q3×2

Y=XQ.
YX

然而,在

https://www2.bc.edu/~reederma/Linalg17.pdf

(p.4),据说“行列式为的正交矩阵不是旋转,但它们中的大多数也不是反射”。另一方面,来自的声明1

http://www.math.utk.edu/~freire/teaching/m251f10/m251s10orthogonal.pdf

(p.1) 对对应于旋转和反射的正交矩阵进行了一般性陈述。具有行列式正交矩阵对应于旋转 + 反射的声明3×3Q1

http://ocw.nthu.edu.tw/ocw/upload/20/201/AP1-Operator.pdf

(第 3 页)。正如您可能观察到的那样,权利要求并不相同,即,不能确定任何正交的应用对应于配置(旋转和/或反射)的刚性变换。因此,我很感兴趣,如果正交矩阵的应用仅对应于刚性变换的一般性陈述。Q

.....................

另一个增加混淆的概念是正交投影矩阵意味着什么,它与上述有何不同?PRn×n

Z=PX
Y=XQ

1个回答

(i) 将视为正交矩阵的前两列。的行是在旋转和/或反射坐标系中观察到的点(即旋转或旋转后跟着反射),并且在该变换中保留了距离。(因为 0 被保留,所以不涉及翻译。)QUXU

丢弃转换数据的最后一列意味着您查看旋转/反射点集的二维投影。投影通常会改变距离。因此,与矩形正交矩阵的乘法不必是等距的,而在您的情况下则不是。因此,你的转变不是僵化的。(您可以通过计算转换前后的一些随机距离来轻松检查这一点。)

的第三列的符号,因此您始终可以将行列式设为 1,您可以将变换解释为仅旋转的结果。U

(ii) 是一个完全不相关的变换,因为它混合了不同的点来创建一组新的点。Z=PX