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Homogene Koordinaten

Homogene Koordinaten, Mittel zur einheitlichen Beschreibung von geometrischen Transformationen   durch Matrixmultiplikationen. Geometrische Transformationen und Gesamtskalierung werden in einer Matrix zusammengefaßt:

Vorteile:

einheitliche Behandlung aller Transformationen,
komplexe Transformationen werden aus einfachen Transformationen durch Matrixmultiplikation zusammengesetzt,
anstelle der Hintereinanderausführung mehrerer Transformationen auf jeweils alle Punkte eines dreidimensionalen Szenariums kann einmalig eine Gesamttransformationsmatrix berechnet werden, die anschließend mit den homogenen Koordinaten der Punkte multipliziert wird,
einfache Umkehrung der Transformation durch Matrixinversion,
bei hierarchischer Anordnung von Objekten können die Lagen untergeordneter Teile bezüglich der übergeordneten durch die entsprechenden Transformationsmatrizen gespeichert werden (Lageabhängigkeit bei Baugruppen und Einzelteilen, kinematische Abhängigkeit bei Bewegungen von Armen und Greifer eines Industrieroboters),
Unterstützung von -Matrixoperationen durch Grafikstandards (PHIGS),
extrem schnelle, hardwareunterstützte Durchführung der Matrixoperationen in hochleistungsfähigen Grafik-Workstations.
 
Zweidimensionales Koordinatensystem:
 
Kartesische Koordinaten eines Punktes in der Ebene:

Homogene Koordinaten sind nicht eindeutig:


 
Dreidimensionale Koordinaten:
 
Kartesische Koordinaten eines Punktes im Raum

entsprechen den homogenen Koordinaten:

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