不确定如何防止从旋转矩阵转换为四元数时,将270度与90度混淆。
创始人
2024-12-27 16:31:45
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在将旋转矩阵转换为四元数时,可以使用以下方法来防止将270度与90度混淆:

  1. 首先,将旋转矩阵分解为旋转轴和旋转角度。可以使用以下代码将旋转矩阵转换为旋转轴和旋转角度:
import numpy as np

def matrix_to_axis_angle(matrix):
    trace = np.trace(matrix)
    angle = np.arccos((trace - 1) / 2.0)
    axis = 1 / (2 * np.sin(angle)) * np.array([
        matrix[2, 1] - matrix[1, 2],
        matrix[0, 2] - matrix[2, 0],
        matrix[1, 0] - matrix[0, 1]
    ])
    return axis, angle
  1. 接下来,根据旋转轴和旋转角度构造四元数。在构造四元数之前,可以通过检查旋转角度的符号来确保角度范围在0到180度之间。如果旋转角度大于180度,则可以将旋转轴取反。
def axis_angle_to_quaternion(axis, angle):
    if angle > np.pi:
        angle = 2 * np.pi - angle
        axis = -axis
    q = np.array([np.cos(angle / 2), axis[0] * np.sin(angle / 2), axis[1] * np.sin(angle / 2), axis[2] * np.sin(angle / 2)])
    return q
  1. 最后,通过将旋转矩阵转换为四元数,可以使用上述两个函数来解决混淆问题。
# 输入旋转矩阵
rotation_matrix = np.array([[0, 0, 1], [1, 0, 0], [0, 1, 0]])

# 将旋转矩阵转换为旋转轴和旋转角度
axis, angle = matrix_to_axis_angle(rotation_matrix)

# 根据旋转轴和旋转角度构造四元数
quaternion = axis_angle_to_quaternion(axis, angle)

print(quaternion)

通过使用旋转轴和旋转角度,可以确保在转换旋转矩阵为四元数时不会混淆270度和90度。

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