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射影几何
三维射影几何-点的齐次坐标
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2025-01-23 09:07
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三维射影几何-点的齐次坐标
假定在空间建立了欧氏坐标系,空间每一点的欧氏坐标记为 $\tilde{ X }=(x, y, z)^T$ ,令 $$ \frac{x_1}{x_4}=x, \frac{x_2}{x_4}=y, \frac{x_3}{x_4}=z, x_4 \neq 0 $$ 则空间每一点有(欧氏)齐次坐标 $X =\left(x_1, x_2, x_3, x_4\right)^T$ 。当 $s \neq 0$ 时,$s X$ 与 $X$ 表示空间同一点的齐次坐标,即空间点的齐次坐标可以相差一个非零常数因子。如果令 $x_4 \rightarrow 0$ ,则有 $$ x=\frac{x_1}{x_4} \rightarrow \infty, y=\frac{x_2}{x_4} \rightarrow \infty, z=\frac{x_3}{x_4} \rightarrow \infty $$ 因此,定义齐次坐标 $x_4=0$ 点为无穷远点。 这样,只要 $x_1, x_2, x_3, x_4$ 不同时为零, $X =\left(x_1, x_2, x_3, x_4\right)^T$ 就代表扩展空间(包括所有无穷远点的三维空间)中的一个点,反之扩展空间中的每一点都可以用不同时为零的 4 个数构成的齐次坐标 $X =\left(x_1, x_2, x_3, x_4\right)^T$ 来表示;当 $x_4 \neq 0$ 时代表有限点(非无穷远点),$x_4=0$ 时代表无穷远点。称这样扩展的三维空间为三维射影空间(Projective Space)。 1.2.2 平面的齐次坐标 在三维射影空间中,平面方程可以写成 $$ \pi_1 x+\pi_2 y+\pi_3 z+\pi_4 w=0 $$ 其中 $X =(x, y, z, w)^T$ 表示空间点的齐次坐标。称 4 维矢量 $\pi=\left(\pi_1, \pi_2, \pi_3, \pi_4\right)^T$ 为该平面的齐次坐标。显然,方程(1.2.1)两边同乘以一
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