Python中的向量旋转

Question

我使用以下代码通过两个二维旋转在三维中旋转矢量：

注：我是

np.array([11.231303753070549, 9.27144871768164, 18.085790226916288])

一个预定义的矢量，在下面的图中以蓝色显示。

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
from mpl_toolkits.mplot3d import Axes3D

def angle_between(p1, p2):
    ang1 = np.arctan2(*p1[::-1])
    ang2 = np.arctan2(*p2[::-1])
    return ((ang1 - ang2) % (2 * np.pi))

L = np.vstack([L,np.zeros(3)])
line_xy = [0.,1.]
line_L = [L[0,0],L[0,1]]
a = angle_between(line_xy, line_L)

def rotation(vector,theta):    
        v1_new = (vector[0]*np.cos(theta)) - (vector[1]*np.sin(theta))
        v2_new = (vector[1]*np.cos(theta)) + (vector[0]*np.sin(theta))        
        z_trans = [v1_new,v2_new,vector[2]]
        line_yz= [0.,1.]
        theta2 = angle_between(line_yz, [z_trans[1],z_trans[2]])
        v1_new = (z_trans[0]*np.cos(theta2)) - (z_trans[1]*np.sin(theta2))
        v2_new = (z_trans[1]*np.cos(theta2)) + (z_trans[0]*np.sin(theta2))
        y_trans = np.array([z_trans[0],v1_new,v2_new])        
        return z_trans,y_trans

L2,L3 = rotation(L[0,:],a)

L2 = np.vstack([L2,np.zeros(3)])
L3 = np.vstack([L3,np.zeros(3)])

fig = plt.figure()
ax = fig.add_subplot(111, projection='3d')
#ax.scatter(x1*1000,y1*1000,z1*1000,c ='r',zorder=2)
ax.plot(L[:,0],L[:,1],L[:,2],color='b',zorder=1)
line = np.array([[0,0,0],[0,0,15]])
ax.plot(line[:,0],line[:,1],line[:,2],color = 'g')
ax.set_xlabel('X Kpc')
ax.set_ylabel('Y Kpc')
ax.set_zlabel('Z Kpc')

ax.plot(L2[:,0],L2[:,1],L2[:,2],color='g')
ax.plot(L3[:,0],L3[:,1],L3[:,2],color='y')

我在这里做的是计算x=0，y=1之间的角度（这是直线部分），然后使用旋转函数的第一部分绕z轴旋转：

v1_new = (vector[0]*np.cos(theta)) - (vector[1]*np.sin(theta))
v2_new = (vector[1]*np.cos(theta)) + (vector[0]*np.sin(theta))        
z_trans = [v1_new,v2_new,vector[2]]

然后重复该过程，但这次使用旋转功能的第二部分绕x轴旋转：

line_yz= [0.,1.]
theta2 = angle_between(line_yz, [z_trans[1],z_trans[2]])
v1_new = (z_trans[0]*np.cos(theta2)) - (z_trans[1]*np.sin(theta2))
v2_new = (z_trans[1]*np.cos(theta2)) + (z_trans[0]*np.sin(theta2))
y_trans = np.array([z_trans[0],v1_new,v2_new]) 

旋转通过标准的二维旋转方程完成：

x’=x cos（θ）-y sin（θ） y'=y cos（θ）+x sin（θ）

但由于某些原因，在第二次旋转之后，直线（黄色）与绿线（旋转该向量的原始目标）不对齐。

我试过检查弧度和度数的角度，但它似乎只适用于弧度。

当检查角度θ2时，它会显示出大约35度，这看起来是合理的。