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[科普中国]-透视仿射对应

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把直线(平面)上的点经过平行投影到另一直线(平面)上,这样得到的点与点间的对应称为“平行透视”,把一个图形经过有限次平行透视后变成另一个图形时,叫作“仿射对应”,由一回的平行投影所成的仿射对应,又称为“透视仿射对应”,把同一平面内单方面的透视仿射对应,称为透视仿射变换1

基本介绍透视仿射对应(perspective affine correspondence)亦称平行投影,是仿射几何中的一种对应,指两个点集间通过平行投影所建立的对应。设α与β是两个平面(如图1),过α内各点A,B,C,…,引直线平行于给定的方向,交β于A′,B′,C′,…,这样使α内的点与β内的点建立起一种一一对应关系,这种对应称为α到β的透视仿射对应。透视仿射对应与给定的方向有关,沿不同方向作平行线,就得到α与β间不同的透视仿射对应,透视仿射对应保持同素性,即在该对应下,对应的几何元素保持同一种类。例如,它把点仍变成点,另外,把直线仍变为直线,透视仿射对应还保持点与直线的结合性(即点在直线上或直线经过点),两直线的平行性及共线三点的单比不变2。

透视仿射对应的分类同一平面内直线a到直线a'的一种对应关系设为平面上另一直线,它与直线a和a'均不平行,通过直线a上各点A,B,C,…分别作的平行线交a'于A',B',C',…,这样便得到了直线a到a'的一个一一对应,称为透视仿射对应(平行射影),如图2所示,显然,透视仿射对应和直线的方向有关。如果直线a和a'相交,则交点是自对应点或称为二重点(不变点)3。

空间两个平面间的透视仿射对应设有平面,直线与平面都不平行,如图3所示,通过平面内各点A,B,C,……分别作的平行线交平面于A',B',C',……,这样平面内的点与平面内的点建立了一一对应,称为平面的透视伤射对应(平行射影)。显然,平面间透视仿射对应也与直线的方向有关。如果平面相交于直线m,则m上的每一个点都是自对应点(二重点)3。

透视仿射对应的性质透视仿射对应的性质:

(1)透视仿射对应保持同素性。

(2)透视仿射对应保持结合性。

(3)透视仿射对应保持共线三点的单比不变。

(4)透视仿射对应保持二直线的平行性3。

设P1,P2,P为共线三点,定义

其中是有向线段的数量,称为共线三点P1,P2,P的单比,P1,P2叫基点,P叫分点。

当P在P1,P2之间时,(P1P2P)0;

当P与P1重合时,(P1P2P)=0;

当P与P2重合时,(P1P2P)不存在3。

本词条内容贡献者为:

刘军 - 副研究员 - 中国科学院工程热物理研究所