WPF中使用AxisAngleRotation3D實作CAD的2D旋轉功能

原文:

WPF中使用AxisAngleRotation3D實作CAD的2D旋轉功能

      對于CAD圖形來說，3D旋轉比較常用，具體實作方法在上篇文章《

WPF中3D旋轉的實作

》中做了講解，可以參考Daniel。

      今天說一下CAD的2D旋轉，2D旋轉雖然不如3D那麼常用，但也是CAD操作的基本功能需要實作。剛開始的做法是覺得用AxisAngleRotation3D沒法實作2D旋轉，是以用RotateTransform去實作。但是用它遇到的問題是旋轉的transform沒有考慮在旋轉矩陣裡面，旋轉矩陣是Daniel的3D Tool裡面的代碼，隻考慮了3D的一些transform，說實話裡面的矩陣轉換一直沒有看懂，根本就不可能進行修改的。就因為這個問題2D旋轉一直放着沒做。

      前幾天CAD的基本操作實作差不多了，又回頭看看CAD，仔細看了看《Rotating the Camera with the Mouse》中3D旋轉的原理，突然恍然大悟，找到了2D旋轉的方法，已經成功實作，就在這裡整理一下。

原理：

       2D旋轉是相對于目前螢幕的旋轉，是以旋轉軸是Z軸，旋轉角度是滑鼠點的變化角度。

代碼：

（1）幾個變量

        private Transform3DGroup _transform = new Transform3DGroup();

        private AxisAngleRotation3D _axisAngleRotation3D = new AxisAngleRotation3D(new Vector3D(0, 1, 0), -5.0);

        private RotateTransform3D _rotateTransform3D = null;

        private Point3D _rotCenter3D = new Point3D(0.0, 0.0, 0.0);

        private Point _previousPosition2D = new Point(0.0, 0.0);

（2）互相關系，定義在構造函數裡面

        _rotateTransform3D = new RotateTransform3D(_axisAngleRotation3D);

        _transform.Children.Add(_rotateTransform3D);

        _camera.Transform = _transform;

        這個transform是作用在camera上的。

（3）Move函數

        private void OnMouseMove(object sender, MouseEventArgs e)

        {

               Point currentPositonTrans = e.GetPosition(EventSource);

               Rotate2DCad(currentPositonTrans);

               _previousPosition2D = currentPositonTrans;

        }

（4）2D旋轉CAD

        private void Rotate2DCad(Point newPosition)

            //将旋轉中心轉換成2D坐标點。

            bool success = false;

            Point rotateCenterPt = Convert3DPointTo2D(_rotCenter3D, out success);

            if (success == false)

                rotateCenterPt = new Point();

            //計算旋轉角度

            Double currentAngle = 0;

            Double angle1 = Math.Atan2(_previousPosition2D.Y - rotateCenterPt.Y, _previousPosition2D.X - rotateCenterPt.X);

            Double angle2 = Math.Atan2(newPosition.Y - rotateCenterPt.Y, newPosition.X - rotateCenterPt.X);

            if (newPosition.Y > 0 && _previousPosition2D.Y > 0)

            {

                currentAngle = (angle1 - angle2) * 180.0 / Math.PI;

            }

            Rotate2D(currentAngle);

        }

        private void Rotate2D(Double angle)

            //應用新的旋轉變換到目前的變換。

            Quaternion delta = new Quaternion(new Vector3D(0, 0, 1), -angle);

            Quaternion q = new Quaternion(_axisAngleRotation3D.Axis, _axisAngleRotation3D.Angle);

            q *= delta;

            Vector3D zeorVec = new Vector3D(0.0, 0.0, 0.0);

            if (Vector3D.Equals(q.Axis, zeorVec))

                return;

            _axisAngleRotation3D.Axis = q.Axis;

            _axisAngleRotation3D.Angle = q.Angle;

注：

（1）旋轉中心是CAD的原點，或者可以修改3D旋轉中心（代碼中的旋轉中心為CAD原點(0,0,0)）。

（2）Convert3DPointTo2D()函數是來自于3D Tools工具裡面，這裡不做說明。