python,用旋转矩阵将三维模型旋转任意度数
时间: 2024-02-27 15:54:49 浏览: 181
3维图形旋转,使用旋转矩阵算法
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以下是 Python 中使用旋转矩阵将三维模型旋转任意度数的示例代码:
```python
import math
import numpy as np
# 定义三维坐标点类
class Point:
def __init__(self, x, y, z):
self.x = x
self.y = y
self.z = z
# 定义旋转矩阵计算函数
def rotation_matrix(angle_x, angle_y, angle_z):
# 计算旋转矩阵
cos_x = math.cos(angle_x)
sin_x = math.sin(angle_x)
cos_y = math.cos(angle_y)
sin_y = math.sin(angle_y)
cos_z = math.cos(angle_z)
sin_z = math.sin(angle_z)
Rx = np.array([[1, 0, 0], [0, cos_x, -sin_x], [0, sin_x, cos_x]])
Ry = np.array([[cos_y, 0, sin_y], [0, 1, 0], [-sin_y, 0, cos_y]])
Rz = np.array([[cos_z, -sin_z, 0], [sin_z, cos_z, 0], [0, 0, 1]])
return np.dot(np.dot(Rz, Ry), Rx)
# 定义三维模型旋转函数
def rotate_model(model, angle_x, angle_y, angle_z):
# 构造旋转矩阵
R = rotation_matrix(angle_x, angle_y, angle_z)
# 依次旋转三维模型中的每个点
for i in range(len(model)):
point = model[i]
coords = np.array([point.x, point.y, point.z])
new_coords = np.dot(R, coords)
model[i] = Point(new_coords[0], new_coords[1], new_coords[2])
# 测试
model = [Point(1, 0, 0), Point(0, 1, 0), Point(0, 0, 1)]
print("原模型:", [(p.x, p.y, p.z) for p in model])
rotate_model(model, math.pi/4, math.pi/6, math.pi/3)
print("旋转后模型:", [(p.x, p.y, p.z) for p in model])
```
该代码定义了一个三维坐标点类 `Point`,以及一个旋转矩阵计算函数 `rotation_matrix` 和一个三维模型旋转函数 `rotate_model`。`rotation_matrix` 函数接受三个角度参数,用于计算绕 X/Y/Z 轴旋转的旋转矩阵。`rotate_model` 函数接受一个三维模型(由多个三维坐标点构成)和三个角度参数,用于将模型绕 X/Y/Z 轴旋转指定角度。该函数内部先使用 `rotation_matrix` 函数计算旋转矩阵,然后依次旋转模型中的每个点,并生成新的坐标点替换原有的点。最后,该代码进行了一系列测试,展示了三维模型旋转的效果。
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