旋转的表示方式有欧拉角、旋转矩阵、旋转向量、罗德里格斯公式、李群和李代数。位置的表示方式有齐次坐标。变换关系的表示方式有变换矩阵、
一、纯旋转
01. 欧拉角和旋转矩阵
- 欧拉角约束旋转顺序。通常按照x–>y–>z的顺序旋转。旋转顺序不同时,欧拉角表示的旋转矩阵不同。
- 内旋(intrinsic)/静态的每个旋转绕世界坐标系的坐标轴;外旋(extrinsic)/动态的旋转绕自身坐标轴,每次轴跟着旋转。
- 万向锁:动态欧拉角可能会丢失一个旋转分量???
02. 罗德里格斯和旋转矩阵
- 使用一个单位旋转轴k和绕轴旋转的角度Θ来描述(正方向右手定则)。
- K×v = 反对称矩阵K × 向量
- K的二范数 = KTK的最大特征值 = K的平凡数
- R = I + sinΘK + (1-cosΘ)K^2,参数为xyz和一个角
03. 旋转矩阵
- 任意两个行向量正交,任意两个列向量正交
- 任一行和任一列的模为1
- 正交矩阵:正交矩阵的逆 = 正交矩阵的转置
04. 旋转向量
05. 四元数
左手坐标系: B(x,y,z,w)
右手坐标系: D(x,z,-y,w)
q2=-q1
q3=q2*q1.inverse();
// q3.xyz=0, q3.w=-1
09. 李群和李代数
二、位置
01. 齐次坐标
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三、位姿和变换关系
01. 位姿变换矩阵
02. 仿射
03. 平面方程
[a' b' c' d'] = [a b c d] * [T].inverse()
04.
若绕静坐标系(世界坐标系)旋转,则左乘,也是变换矩阵坐标矩阵;若是绕动坐标系旋转(自身建立一个坐标系),则右乘,也就是坐标矩阵变换矩阵 左乘结果是 向量旋转 之后相对于原坐标系的位置, 右乘是参考系旋转移动后,向量(并未移动)相对于新参考系的坐标。