设平面为(nx,ny,nz,d),则以此平面为镜面的列主序反射矩阵如下:

推导如下:

一,平面的表示:

如图所示,过点p,法向量为n的平面,可表示为:

np+d=0

其中d为平面到原点的有向距离。如果平面面向原点,则d为正,如果平面背向原点,则d为负。

于是平面可以表示为四维向量(nx,ny,nz,d)。

二,reflection matrix推导:

如图平面为np+d=0,Q为空间任一点,Q'为Q在平面上的投影,Q''为Q关于平面的对称点,有如下关系:

r=Q-p

a=(rn)n

b=r-a

c=-a

Q'=p+b

Q''=Q'+c

np+d=0

综合以上各式,得:

Q''=Q-2(Qn+d)n

写成分量形式即:

Q''x=Qx-2(Qx*nx+Qy*ny+Qz*nz+d)*nx

Q''y=Qy-2(Qx*nx+Qy*ny+Qz*nz+d)*ny

Q''z=Qz-2(Qx*nx+Qy*ny+Qz*nz+d)*nz

整理得:

Q''x=Qx(1-2nx*nx)+Qy(-2ny*nx)+Qz(-2nz*nx)-2d*nx

Q''y=Qx(-2nx*ny)+Qy(1-2ny*ny)+Qz(-2nz*ny)-2d*ny

Q''z=Qx(-2nx*nz)+Qy(-2ny*nz)+Qz(1-2nz*nz)-2d*nz

写成矩阵形式即:

这样就得到了reflection matrix。

unity standard assets里的Water.cs中有下面一段计算reflection matrix的代码,与上面结果一致:

// Calculates reflection matrix around the given plane
        static void CalculateReflectionMatrix(ref Matrix4x4 reflectionMat, Vector4 plane)
        {
            reflectionMat.m00 = (1F - 2F * plane[0] * plane[0]);
            reflectionMat.m01 = (- 2F * plane[0] * plane[1]);
            reflectionMat.m02 = (- 2F * plane[0] * plane[2]);
            reflectionMat.m03 = (- 2F * plane[3] * plane[0]);

reflectionMat.m10 = (- 2F * plane[1] * plane[0]);
            reflectionMat.m11 = (1F - 2F * plane[1] * plane[1]);
            reflectionMat.m12 = (- 2F * plane[1] * plane[2]);
            reflectionMat.m13 = (- 2F * plane[3] * plane[1]);

reflectionMat.m20 = (- 2F * plane[2] * plane[0]);
            reflectionMat.m21 = (- 2F * plane[2] * plane[1]);
            reflectionMat.m22 = (1F - 2F * plane[2] * plane[2]);
            reflectionMat.m23 = (- 2F * plane[3] * plane[2]);

reflectionMat.m30 = 0F;
            reflectionMat.m31 = 0F;
            reflectionMat.m32 = 0F;
            reflectionMat.m33 = 1F;
        }

参考:http://www.euclideanspace.com/maths/geometry/affine/reflection/matrix/

反射矩阵(reflection matrix)推导的更多相关文章

  1. 【Math for ML】矩阵分解(Matrix Decompositions) (下)

    [Math for ML]矩阵分解(Matrix Decompositions) (上) I. 奇异值分解(Singular Value Decomposition) 1. 定义 Singular V ...

  2. 【Math for ML】矩阵分解(Matrix Decompositions) (上)

    I. 行列式(Determinants)和迹(Trace) 1. 行列式(Determinants) 为避免和绝对值符号混淆,本文一般使用\(det(A)\)来表示矩阵\(A\)的行列式.另外这里的\ ...

  3. R语言编程艺术# 矩阵(matrix)和数组(array)

    矩阵(matrix)是一种特殊的向量,包含两个附加的属性:行数和列数.所以矩阵也是和向量一样,有模式(数据类型)的概念.(但反过来,向量却不能看作是只有一列或一行的矩阵. 数组(array)是R里更一 ...

  4. Java - 反射机制(Reflection)

    Java - 反射机制(Reflection)     > Reflection 是被视为 动态语言的关键,反射机制允许程序在执行期借助于 Reflection API 取得任何类的       ...

  5. Java反射(Reflection)

    基本概念 在Java运行时环境中,对于任意一个类,能否知道这个类有哪些属性和方法?对于任意一个对象,能否调用它的任意一个方法? 答案是肯定的. 这种动态获取类的信息以及动态调用对象的方法的功能来自于J ...

  6. java 反射(Reflection)

    看了很多关于java 反射的文章,自己把所看到的总结一下.对自己,对他人或多或少有帮助吧. Java Reflection是什么? 首先来看看官方文档Oracle里面对Reflection的描述: R ...

  7. java反射机制--reflection

    反射,reflection,听其名就像照镜子一样,可以看见自己也可以看见别人的每一部分.在java语言中这是一个很重要的特性.下面是来自sun公司官网关于反射的介绍:    Reflection is ...

  8. R语言编程艺术#02#矩阵(matrix)和数组(array)

    矩阵(matrix)是一种特殊的向量,包含两个附加的属性:行数和列数.所以矩阵也是和向量一样,有模式(数据类型)的概念.(但反过来,向量却不能看作是只有一列或一行的矩阵. 数组(array)是R里更一 ...

  9. NumPy 矩阵库(Matrix)

    NumPy 矩阵库(Matrix) NumPy 中包含了一个矩阵库 numpy.matlib,该模块中的函数返回的是一个矩阵,而不是 ndarray 对象. 一个 的矩阵是一个由行(row)列(col ...

随机推荐

  1. ajax注释

    //xmlHttpRequest,但是这个对象只是在火狐,google...//在中国用的最广泛的IE浏览器里面是没有这个对象的//在IE里面是用的一个控件来解决这个问题,ActiveXObject/ ...

  2. 【LeetCode OJ】Populating Next Right Pointers in Each Node II

    Problem Link: http://oj.leetcode.com/problems/populating-next-right-pointers-in-each-node-ii/ OK... ...

  3. Asp.Net请求管道中的19个事件

    请求管道中的19个事件.(1)BeginRequest: 开始处理请求(2)AuthenticateRequest授权验证请求,获取用户授权信息(3):PostAuthenticateRequest获 ...

  4. DB Create and Insert

    <?php $servername = "localhost"; $username = "username"; $password = "pa ...

  5. JS获取年月日

    <script language="javascript"> var myDate = new Date(); myDate.getYear(); //获取当前年份(2 ...

  6. 2016年11-29 mysql数据库

    php搭建环境:WAMP APPSERVERLAM架构:linux系统,apache服务器管理软件,mysql数据库,php语言 php apache.net iisjava tomcat mysql ...

  7. 有趣的数-回文数(Palindrome number)

    文章转自http://blog.163.com/hljmdjlln@126/blog/static/5473620620120412525181/ 做LC上的题"Palindrome num ...

  8. 如何将character_set_database latin1 改为 gbk(转)

    第一篇文章: 原地址: Linux服务器下文件名为 my.cnf Windows 下文件名为 my.ini 问题:通过sql语言向数据库中添加中文的数据的时候,查询是显示的是乱码. 原因:当初安装数据 ...

  9. subprocess module

    subprocess 主要用于执行外部命令和程序, 极大的增强了Python的功能. 比如你要用bowtie, 你可以在python中调用这个程序. 运行python时,我们都是在创建并运行一个进程, ...

  10. R处理xml文件

    最近处理数据的时候需要处理一些xml文件,但是xml文件的格式之前并不是很熟悉.幸好R有一些函数可以帮助快速处理xml文件.其中的xmlToList函数尤其方便,可以使你从陌生的XML迅速回到熟悉的R ...