在2视锥中的2点投影到同1个uv坐标

本文详细阐述了在直角坐标系下如何通过垂直于坐标轴的平面和直线确定3维点P(x,y,z)的坐标,并介绍了关于原点对称点的坐标关系及相机对称点在uv坐标上的投影规律。涉及的关键概念包括投影、直线方程、对称性和视觉锥投影。

直角坐标系坐标确定

如下图所示,在直角坐标系 xyz 下有一个3维点 P ( x , y , z ) P(x,y,z) P(x,y,z)
请问 P P P 的坐标值 x , y , z x,y,z x,y,z如何确定?
过点 P P P做垂直于 x x x 轴的平面,与 x x x 交于 点 A A A,那么 点 A A A 便是点 P P P x x x 轴上的投影,它的 x x x 轴坐标分量就是 点 P P P的x轴坐标分量。
这里多说一下:
过点 P P P 做直线垂直于直线 x x x 轴,交点也是 A A A
用一个例子来说明,在高等数学里面,如果题目要求过点 P P P 的垂直于 x x x 轴的直线方程,首先会作一个过点 P P P ,以 x x x 轴方向向量作为法向量的平面,然后让该平面与 x x x 轴求交点,再求交点与 P P P 两点的向量,该向量即为所求直线的方向向量。
这个链接有一个解题例子。
在这里插入图片描述

关于原点对称的两个点拥有互为相反数的坐标

关于原点对称的两个点 A 1 , A 2 A_1,A_2 A1,A2,或者换种描述:
在这里插入图片描述

在这里插入图片描述

这个很好证明
方法1:
因为直线 l l l 经过原点,所以它的方程:
A x + B y + C z = 0 Ax+By+Cz=0 Ax+By+Cz=0
若点 A 1 ( x 1 , y 1 , z 1 ) A_1(x_1,y_1,z_1) A1(x1,y1,z1) 在直线上,即
A x 1 + B y 1 + C z 1 = 0 Ax_1+By_1+Cz_1=0 Ax1+By1+Cz1=0
等式两边同取负号,则
− A x 1 − B y 1 − C z 1 = 0 -Ax_1-By_1-Cz_1=0 Ax1By1Cz1=0
即点 A 2 ( − x 1 , − y 1 , − z 1 ) A_2(-x_1,-y_1,-z_1) A2(x1,y1,z1)也在直线上。

方法2:
过点 A 1 , A 2 A_1,A_2 A1A2分别作垂直于 z z z轴的线段,证明两个三角形全等。这个很容易,因为有对顶角,直角相等,然后斜边相等,一下子就证明出 A 1 , A 2 A_1,A_2 A1A2 z z z轴分量绝对值相同,又因为它们是在原点两侧,所以互为相反数。

相机前后两个视锥中各自1个点投在同1个uv坐标上

在这里插入图片描述

P1(x1,y1,z1) 是 后面的视锥上1个三维点
P2(x2,y2,z2) 是 前面的视锥上1个三维点

这两个点关于相机对称的
所以 x1+x2= y1+y2 = z1+z2= 0
x 1 / − z 1 = x 2 / − z 2 x_1/-z_1=x_2/-z_2 x1/z1=x2/z2
y 1 / − z 1 = y 2 / − z 2 y_1/-z_1=y_2/-z_2 y1/z1=y2/z2
所以 两个点投影在相机前面视锥对应的 uv 坐标相等

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