c++ - 绕轴旋转坐标

Question

我将一个形状表示为一组 3D 坐标，我试图围绕一个轴旋转整个对象(在本例中为 Z 轴，但一旦我得到，我想围绕所有三个轴旋转它工作)。

我已经编写了一些代码来使用旋转矩阵来执行此操作:

//Coord is a 3D vector of floats
//pos is a coordinate
//angles is a 3d vector, each component is the angle of rotation around the component axis
//in radians
Coord<float> Polymers::rotateByMatrix(Coord<float> pos, const Coord<float> &angles)
{
    float xrot = angles[0];
    float yrot = angles[1];
    float zrot = angles[2];

    //z axis rotation
    pos[0] = (cosf(zrot) * pos[0] - (sinf(zrot) * pos[1]));
    pos[1] = (sinf(zrot) * pos[0] + cosf(zrot) * pos[1]);   

    return pos;
}

下图显示了在尝试旋转之前我尝试旋转的对象(向下看 Z 轴)，每个小球体表示我尝试旋转的坐标之一

alt text http://www.cs.nott.ac.uk/~jqs/notsquashed.png

通过以下代码对对象进行旋转:

//loop over each coordinate in the object
for (int k=start; k<finish; ++k)
{
    Coord<float> pos = mp[k-start];
    //move object away from origin to test rotation around origin
    pos += Coord<float>(5.0,5.0,5.0);

    pos = rotateByMatrix(pos, rots);

    //wrap particle position
    //these bits of code just wrap the coordinates around if the are
    //outside of the volume, and write the results to the positions
    //array and so shouldn't affect the rotation.
    for (int l=0; l<3; ++l)
    { 
        //wrap to ensure torroidal space
        if (pos[l] < origin[l]) pos[l] += dims[l];
        if (pos[l] >= (origin[l] + dims[l])) pos[l] -= dims[l];

        parts->m_hPos[k * 4 + l] = pos[l];
    }
}

问题是，当我以这种方式执行旋转时，将角度参数设置为 (0.0,0.0,1.0) 它可以工作(有点)，但对象会变形，如下所示:

alt text http://www.cs.nott.ac.uk/~jqs/squashed.png

这不是我想要的。谁能告诉我我做错了什么以及如何绕轴旋转整个对象而不使其变形？

谢谢

点头

Answer 1

在 rotateByMatrix 中进行旋转的地方，您计算新的 pos[0]，然后将其输入下一行以计算新的 pos[1]。所以你用来计算新 pos[1] 的 pos[0] 不是输入，而是输出。将结果存储在临时变量中并返回。

Coord<float> tmp;
tmp[0] = (cosf(zrot) * pos[0] - (sinf(zrot) * pos[1]));
tmp[1] = (sinf(zrot) * pos[0] + cosf(zrot) * pos[1]);   
return tmp;

此外，将 pos 作为常量引用传递给函数。

const Coord<float> &pos

此外，您应该计算一次 sin 和 cos 值，将它们存储在临时文件中并重复使用。