在三维空间中，物体的旋转变换是计算机图形学、机器人学以及三维建模等领域中一个至关重要的操作。这种变换可以通过构造特定的旋转矩阵并将其应用于三维点或向量来实现。本文将深入探讨如何利用 NumPy 这一强大的 Python 科学计算库来实现三维旋转变换，从基本的数学原理到具体的代码实现，再到实际应用，全方位剖析这一过程。
三维旋转矩阵的数学构造
三维旋转可分解为绕三个基本轴（x 轴、y 轴和 z 轴）的旋转。每种旋转都可以用一个特定的旋转矩阵来表示。
绕 x 轴旋转
当物体绕 x 轴旋转角度 α 时，其旋转矩阵为：
Rx(α)=[1000cos(α)−sin(α)0sin(α)cos(α)] R_x(\alpha) = \begin{bmatrix} 1 & 0 & 0 \\ 0 & \cos(\alpha) & -\sin(\alpha) \\ 0 & \sin(\alpha) & \cos(\alpha) \end{bmatrix} Rx(α)= 1000cos(α)sin(α)0−sin(α)cos(α)
在此矩阵中，x 轴坐标保持不变，而 y 和 z 坐标则根据旋转角度 α 进行相应的线性组合变换，实现了物体在垂直于 x 轴的平面上的旋转。
绕 y 轴旋转
对于绕 y 轴的旋转角度 β，对应的旋转矩阵为：
Ry(β)=[cos(β)0sin(β)010−sin(β)0cos(β)] R_y(\beta) = \begin{bmatrix} \cos(\beta) & 0 & \sin(\beta) \\ 0 & 1 & 0 \\ -\sin(\beta) & 0 & \cos(\beta) \end{bmatrix} Ry(β)=
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