python 和c++实现旋转矩阵到欧拉角的变换方式

yipeiwu_com6年前Python基础

在摄影测量学科中,国际摄影测量遵循OPK系统,即是xyz转角系统,而工业中往往使用zyx转角系统。

旋转矩阵的意义:描述相对地面的旋转情况,yaw-pitch-roll对应zyx对应k,p,w

#include <iostream>
#include<stdlib.h>
#include<eigen3/Eigen/Core>
#include<eigen3/Eigen/Dense>
#include<stdlib.h>
using namespace std;
Eigen::Matrix3d rotationVectorToMatrix(Eigen::Vector3d theta)
{
  Eigen::Matrix3d R_x=Eigen::AngleAxisd(theta(0),Eigen::Vector3d(1,0,0)).toRotationMatrix();
  Eigen::Matrix3d R_y=Eigen::AngleAxisd(theta(1),Eigen::Vector3d(0,1,0)).toRotationMatrix();
  Eigen::Matrix3d R_z=Eigen::AngleAxisd(theta(2),Eigen::Vector3d(0,0,1)).toRotationMatrix();
  return R_z*R_y*R_x;

}
bool isRotationMatirx(Eigen::Matrix3d R)
{
  int err=1e-6;//判断R是否奇异
  Eigen::Matrix3d shouldIdenity;
  shouldIdenity=R*R.transpose();
  Eigen::Matrix3d I=Eigen::Matrix3d::Identity();
  return (shouldIdenity-I).norm()<err?true:false;
}

int main(int argc, char *argv[])
{
  Eigen::Matrix3d R;
  Eigen::Vector3d theta(rand() % 360 - 180.0, rand() % 360 - 180.0, rand() % 360 - 180.0);
  theta=theta*M_PI/180;
  cout<<"旋转向量是:\n"<<theta.transpose()<<endl;
  R=rotationVectorToMatrix(theta);
  cout<<"旋转矩阵是:\n"<<R<<endl;
  if(! isRotationMatirx(R)){
   cout<<"旋转矩阵--->欧拉角\n"<<R.eulerAngles(2,1,0).transpose()<<endl;//z-y-x顺序,与theta顺序是x,y,z
  }
  else{
    assert(isRotationMatirx(R));
  }

  return 0;
}

#!/usr/bin/env python3
# -*- coding: utf-8 -*-

import cv2
import numpy as np
import math
import random

def isRotationMatrix(R) :
  Rt = np.transpose(R)
  shouldBeIdentity = np.dot(Rt, R)
  I = np.identity(3, dtype = R.dtype)
  n = np.linalg.norm(I - shouldBeIdentity)
  return n < 1e-6

def rotationMatrixToEulerAngles(R) :

  assert(isRotationMatrix(R))
  
  sy = math.sqrt(R[0,0] * R[0,0] + R[1,0] * R[1,0])
  
  singular = sy < 1e-6

  if not singular :
    x = math.atan2(R[2,1] , R[2,2])
    y = math.atan2(-R[2,0], sy)
    z = math.atan2(R[1,0], R[0,0])
  else :
    x = math.atan2(-R[1,2], R[1,1])
    y = math.atan2(-R[2,0], sy)
    z = 0

  return np.array([x, y, z])

def eulerAnglesToRotationMatrix(theta) :
  
  R_x = np.array([[1,     0,         0          ],
          [0,     math.cos(theta[0]), -math.sin(theta[0]) ],
          [0,     math.sin(theta[0]), math.cos(theta[0]) ]
          ])
    
    
          
  R_y = np.array([[math.cos(theta[1]),  0,   math.sin(theta[1]) ],
          [0,           1,   0          ],
          [-math.sin(theta[1]),  0,   math.cos(theta[1]) ]
          ])
        
  R_z = np.array([[math.cos(theta[2]),  -math.sin(theta[2]),  0],
          [math.sin(theta[2]),  math.cos(theta[2]),   0],
          [0,           0,           1]
          ])
          
          
  R = np.dot(R_z, np.dot( R_y, R_x ))

  return R


if __name__ == '__main__' :

  e = np.random.rand(3) * math.pi * 2 - math.pi
  
  R = eulerAnglesToRotationMatrix(e)
  e1 = rotationMatrixToEulerAngles(R)

  R1 = eulerAnglesToRotationMatrix(e1)
  print ("\nInput Euler angles :\n{0}".format(e))
  print ("\nR :\n{0}".format(R))
  print ("\nOutput Euler angles :\n{0}".format(e1))
  print ("\nR1 :\n{0}".format(R1))


以上这篇python 和c++实现旋转矩阵到欧拉角的变换方式就是小编分享给大家的全部内容了,希望能给大家一个参考,也希望大家多多支持【听图阁-专注于Python设计】。

相关文章

对Python 中矩阵或者数组相减的法则详解

对Python 中矩阵或者数组相减的法则详解

最近在做编程练习,发现有些结果的值与答案相差较大,通过分析比较得出结论,大概过程如下: 定义了一个计算损失的函数: def error(yhat,label): yhat = np...

Python获取网页上图片下载地址的方法

本文实例讲述了Python获取网页上图片下载地址的方法。分享给大家供大家参考。具体如下: 这里获取网页上图片的下载地址是正在写的数据采集中的一段,代码如下: 复制代码 代码如下:#!/u...

详解python字节码

Python对不可变序列进行重复拼接操作效率会很低,因为每次都会生成一个新的对象,解释器需要把原来对象中的元素先复制到新的对象里,然后再追加新的元素。 但是CPython对字符串操作进行...

pandas删除行删除列增加行增加列的实现

创建df: >>> df = pd.DataFrame(np.arange(16).reshape(4, 4), columns=list('ABCD'), ind...

Python中set与frozenset方法和区别详解

set(可变集合)与frozenset(不可变集合)的区别: set无序排序且不重复,是可变的,有add(),remove()等方法。既然是可变的,所以它不存在哈希值。基本功能包括关系测...