Matlab项目经验分享-坐标系转换app设计

在以前我刚学matlab的时候，我内心是拒绝的！因为本科时候学过C、C#、Java、前端Web等，所以研一刚接触matlab的时候，对matlab甚是鄙视，心里想：matlab也算是编程语言？
读研一年半，用matlab跟老师做了一些项目之后，慢慢的不烦matlab了，matlab中自带的函数很多很多，对于需要科研建模的人来说可是神器，去年半年学习了GUI和APP的设计，嗯！
挺好玩的，做的东西还要用来写文章，所以就先不分享发了。在做项目过程中遇到了一个小小的问题，坐标系转换问题，我看网上分享方法的人很多，但是真正用程序实现的貌似没有，
更没有用界面展示出来的了。我把我做的东西分享出来给需要的朋友们作为一个示例吧。当然我也是得到了我的导师王老师的帮助写出来的！！！（这段话无关程序，可跳过）

  处理问题步骤：      
        1. 抛出问题
        2. 思考解决方法
        3. 代码验证看结果

抛出问题

在做项目的时候会遇到这样一个问题：我们的样品在显微镜下有自己的坐标系，去给样品打激光的时候，人家又有人家的坐标系，每次都要人工去找样品位置进行对号，过于麻烦，
那能不能搞一个程序实现坐标系转换呢，把我们的坐标输进去，直接把他们的坐标导出来，自动实现坐标点对号。emmmm··· 这样说可能不太清楚我的目的，这样说吧，坐标系一
和坐标系二是不同的坐标系，他们之间的坐标点怎么转换呢，可能需要平移，可能需要旋转，可能需要伸缩，这些都要考虑到。学过地信的Gis和RS的课的应该会了解空间坐标系的
转换方法，用ENVI或者Arcgis可以实现空间坐标系的转换，我们只考虑二维平面的情况，不考虑三维。先看一下界面设计吧
思考解决问题

解决办法就是常规的方法：坐标系平移、坐标系伸缩、坐标系旋转。这些原理网上多的是，我就不复制了，网上的这些算法都是一样的，我直接上干货，你们拿去就可以直接用。
```
     1.给定原始坐标系的两个不同点的坐标r1(x1,y1)、r2(x2,y2)和转换后的坐标系两个不同点的坐标R1(X1,Y1)、R2(X2,Y2)。
     2.输入原始坐标系的坐标集，程序直接输出转换后坐标系的坐标集
```

直接上代码吧
我给大家两套代码，第一套是.m文件，代码简洁，想图方便的可以直接复制去用，第二套是制作坐标系转换app的具体流程，相对更复杂但是美观好操作。

3.1 第一套简单版代码

     function result = Test( r1, r2, R1, R2)
     %坐标系转换系统

     % Input:
     %           r1, r2, [x, y], 坐标系一参考点坐标
     %           R1, R2, [X, Y], 坐标系二参考点坐标，对应r1, r2
     %           p, [x, y], 原始坐标系中坐标的集合[x, y]

     % Output:
     %           P [X, Y], 输出转换后坐标系的坐标集合，对应p


     % 参考点， R1, R2，（x, y）=> 和(X, Y)
     % r1: [x1, y1] => R1: [X1, Y1]
     % r2: [x2, y2] => R2: [X2, Y2]

     % 求p: [x, y] 转换至P [X, Y]?

     %% 坐标平移, r2平移至R2
     dr2R = R2 - r2; % 平移向量

     Rr1 = r1 + dr2R; % r1在R坐标系的坐标，以R2为原点向量
     %Rr3 = r3 + dr2R;
     %Rr2 = [0, 0];

     % 读取自己文件夹中的excel表格xls文件，记得改成自己的文件夹
     [num]=xlsread('D:\WorkSoftWare\MATLAB2020\bin\workspace\坐标系转换\test.xls');
     % 获取excel中坐标的长度（看有多少个坐标点）
     a = size(num,1);
     % 创建空集合用来存放转换后的坐标
     PP = [];
     % 做迭代进行转换
     for i = 1:a
     p = num(i,:);
     Pmoved = p + dr2R; % 平移操作
     % [X, Y, 1] = [x, y, 1]*[1, 0, 0; 0, 1, 0; dx, dy, 1];

     %% 坐标旋转
     VR21 = R1 - R2;
     Vr21 = Rr1- R2;
     % VR23 = R3 - R2;

     cosR1 = dot(VR21, Vr21)/norm(VR21)/norm(Vr21);    % 点乘，锐角正，钝角负，不分方向
     sinR1 = cross( [Vr21, 0], [VR21, 0]  )/norm(VR21)/norm(Vr21);  % 叉乘(三维)，cross(A,B), 右手法则，在XY平面判断A-B旋转关系
     Rot = [cosR1, sinR1(3); -sinR1(3), cosR1]; % 旋转向量


     Protated =  (Pmoved-R2)*Rot; % 矩阵相乘

     % 坐标缩放
     Zoom = norm(VR21)/norm(Vr21);
     P = R2 + Protated*Zoom;
     PP(i,:) = P;

     end
     % 输出转换后的坐标集合到文件夹，记得也要换成自己的文件夹
     dlmwrite('C:\Users\13222\Desktop\out.xlsx',PP,"\t");
     end

3.2 第二套app界面版程序设计流程

a.右键文本输入区进入回调函数

     function TextArea_2ValueChanged(app, event)
           r1x = str2double(app.TextArea_2.Value);
           if isnan(r1x)
               errordlg('ModelStartY非数字字符输入，请重新输入','输入错误');
           else
               setappdata(app.UIFigure, 'r1x', r1x);
           end           
      end
     这八个空都用这样的形式来获取输入文字的值，这是matlabapp获取文本输入的方式

b.右键‘导入excel’按钮进入回调函数

     function LoadexcelButtonPushed(app, event)
           [filename, pathname] = uigetfile('*.xls');
           LoadFilename = [pathname,filename];
           setappdata(app.UIFigure,'LoadFilename',LoadFilename);
           app.LoadFilenameTextArea.Value = getappdata(app.UIFigure,'LoadFilename');
           num = xlsread(LoadFilename);
     
           app.UITable.Data = num;
           % 在坐标系中画出坐标点
           plot(app.UIAxes,num(:,1),num(:,2));
       end
     这个函数是获取原始坐标系的Excel的xls文件，里面是原始坐标系的坐标的集合。

c.右键‘输出excel’按钮进入回调函数

     % Button pushed function: OutputexcelButton
       function OutputexcelButtonPushed(app, event)
     
           % 获取r1 r2 R1 R2 的x,y坐标
           r1 = [getappdata(app.UIFigure,'r1x'),getappdata(app.UIFigure,'r1y')];
     
           r2 = [getappdata(app.UIFigure,'r2x'),getappdata(app.UIFigure,'r2y')];
     
           R1 = [getappdata(app.UIFigure,'R1X'),getappdata(app.UIFigure,'R1Y')];
     
           R2 = [getappdata(app.UIFigure,'R2X'),getappdata(app.UIFigure,'R2Y')];
     
     
     
           dr2R = R2 - r2; % 平移向量          
           Rr1 = r1 + dr2R; % r1在R坐标系的坐标，以R2为原点向量
     
           % 读取原始坐标系统中的x,y坐标集合的excel
           LoadFilename = getappdata(app.UIFigure,'LoadFilename');         % 文件名      
     
           [num] = xlsread(LoadFilename);                                  % 读取数据
     
           a = size(num,1);                                                % 数据长度
     
           PP = [];                                                        % 建立空集合用来存放转换后的坐标系坐标
     
           % 迭代转换
           for i = 1:a
               p = num(i,:);
               Pmoved = p + dr2R; % 平移操作
               % [X, Y, 1] = [x, y, 1]*[1, 0, 0; 0, 1, 0; dx, dy, 1];
         
               %% 坐标旋转
               VR21 = R1 - R2;
               Vr21 = Rr1- R2;
               % VR23 = R3 - R2;
         
               cosR1 = dot(VR21, Vr21)/norm(VR21)/norm(Vr21);    % 点乘，锐角正，钝角负，不分方向
               sinR1 = cross( [Vr21, 0], [VR21, 0]  )/norm(VR21)/norm(Vr21);  % 叉乘(三维)，cross(A,B), 右手法则，在XY平面判断A-B旋转关系
               Rot = [cosR1, sinR1(3); -sinR1(3), cosR1]; % 旋转向量
         
         
               Protated =  (Pmoved-R2)*Rot; % 矩阵相乘
         
               % 坐标缩放
               Zoom = norm(VR21)/norm(Vr21);
               P = R2 + Protated*Zoom;
         
               % 存放新坐标
               PP(i,:) = P;
                                       
               end
     
           % 将转换后的坐标输出为excel表
           dlmwrite('C:\Users\13222\Desktop\out.xlsx',PP,"\t");
     
           % cla(app.UIAxes);
           % 画出坐标点位置                     
           Fig = app.UIFigure;
           figure(Fig);            
           hold(app.UIAxes,'on');
           plot(app.UIAxes,PP(:,1),PP(:,2),'r.');          
       end
       按照这个顺序就可以实现坐标系转换的app设计了，来吧 展示

d.运行程序，先输入原始坐标系，会展示Excel数据和坐标点的折线图

e.输入原始坐标系的两个参考点r1、r2和转换后坐标系的两个参考点R1、R2，会输出转换后的Excel，并展示转换后的坐标点图像，并和原始数据进行对比

f.test是输入的原始坐标系的Excel，out是输出的转换后坐标系的Excel

写到这程序就差不多了，我得承认一点，这个程序是我几个小时搞出来的，时间少，最大的一个缺陷就是时间复杂度很高，算法不是很简便，需要多次迭代，数据少一点还是没事的，
在一个就是这篇文章，写的也紧，时间少，很粗糙，我也不检查了，有错别字什么的见谅！！！

最后我想说的是：matlab作为科研的建模计算工具是真不错，简单且功能强大，科研人员可以学习使用，但是我不能算一个科研人员，因为我对科研尤其是地质方面的科研没有丝毫
的兴趣，我钟爱强大的Java。

posted @ 2021-01-11 11:04 感情是渐变色的阅读(629) 评论(0) 收藏举报

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感情是渐变色的

你和春风皆过客，我携秋水揽星河

Matlab项目经验分享-坐标系转换app设计

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