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. Java三大主流开源工作流引擎技术分析

    首先,这个评论是我从网上,书中,搜索和整理出来的,也许有技术点上的错误点,也许理解没那么深入.但是我是秉着学习的态度加以评论,学习,希望对大家有用,进入正题! 三大主流工作流引擎:Shark,oswo ...

  2. ACE - Ubuntu下环境搭建

    之前写了很多linux下的底层网络API的demo,这些demo可用于了解底层的网络通信过程,但是想做出好的服务器用于实际业务还是非常困难的,需要大量的代码实现,移植性也非常差,想要写出高性能架构的服 ...

  3. min-height最小高度的实现(兼容IE6、IE7、FF)(解决IE6不兼容min-height)

    <!doctype html><html> <head> <meta charset="UTF-8"> <meta name= ...

  4. [转】HTTP请求流程(二)----Telnet模拟HTTP请求

    转自: http://www.cnblogs.com/stg609/archive/2008/07/06/1237000.html 上一部分"流程简介", 我们大致了解了下HTTP ...

  5. postgresql 分区表创建及测试

    1      建立分区 1.1.  创建主表 CREATE TABLE measurement ( city_id         int not null, logdate        date ...

  6. MBR主引导扇区解析

    最近在制作镜像的时候由于需要简单研究了下MBR主引导扇区的结构,这里记录下便于后期温习,下面就直接进入正题: MBR主引导扇区位于磁盘的第一个扇区,即0号扇区,主要由引导代码.分区表.结束标志三部分构 ...

  7. python 处理异常

    try: ...(主要动作,试着执行的程序代码,如果引发异常,执行第一个复合引发异常的except下面的语句.如果没有符合的,就会终止程序,打印出错!) except name:(except 分句的 ...

  8. R 读取clipboard内容 (MAC)

    在mac上,R读取复制的data.很简单,一行命令 read.table(pipe("pbpaste"))

  9. 在Linux上使用web2py_uwsgi_nginx搭建web服务器

    本文介绍在Linux使用Python+Nginx+web2py+uWSGI搭建一个web服务器的过程. Python 2.7.11 解压安装包 tar -zxvf Python-2.7.11.tgz ...

  10. C# Form 非法字符

    头部加上 EnableEventValidation="false" ValidateRequest="false"