几种特殊矩阵和用途(四)

旋转的表示:

1. 使用坐标基的形式。 几种特殊矩阵和用途(二) - 耀礼士多德 - 博客园 (cnblogs.com)

2. 使用欧拉角。连接同上。

3. 使用旋转向量。几种特殊矩阵和用途(三) - 耀礼士多德 - 博客园 (cnblogs.com)

4. 使用四元素。

5. 李群与李代数。李群与李代数 - 耀礼士多德 - 博客园 (cnblogs.com)

6. 使用【罗德里格斯公式】R = cosθ * I +  (1 - cosθ) nn+ sinθ * n^,Rn = n,n是R特征值为1的特征向量。

7. 使用【罗德里格斯矩阵】。

 

ST = -S

( I - S )T = ( I + S)

RT = [ ( I + S )( I - S )-1 ] T  =[ ( I - S )-1 ]T ( I + S )T

      = [ ( I - S )]-1( I + S )T

      = ( I + S) -1 ( I + S )T 

      =   ( I + S) -1 ( I - S )

R-1 =  [( I + S )( I - S )-1 ] -1

      =  ( I - S )  ( I + S )-1

 

  ( I + S )-1  =  1 / 2  * ( I + S ) -1 *  2I

                   =  1 / 2  *[ ( I + S ) -1 *  ( I + S + I - S)]

                   =  1 / 2  *[ ( I + S ) -1 *( I + S) +   ( I + S ) -1 (I - S)]

                   =  1 / 2 ( I + R-1)

 

RT  -  R-1  1 / 2 * [  ( I + R-1)( I - S )   -  ( I - S )( I + R-1) ] 

                = 1 / 2 * (  S R-1   -  R-1S )

 

 (向量叉积 A x B = A^B, A = [a,b,c]T , A^是向量A对应的反对称矩阵)

 已知坐标转换模型:

 目标:计算λ、R、[ΔX,ΔY,ΔZ]

 

先计算λ

将两个坐标系的公共点的坐标均化算为以重心为原点的重心化坐标

重心:[ ∑X / n,∑Y / n ,∑Z / n]T

X和X‘分别减去各自的重心,就是重心化坐标了。

重心化后,两个坐标系的坐标,分别记为:

两个重心化坐标处理后,有如下关系:

 (认为无论如何缩放、旋转、平移,重心依然是重合的)

如果由其中一个点,得到λ

 (这个很好理解,重心化后,相当于一个同心球,坐标离原点的距离就是【范数】,范数的比例就是比例因子)

 λ = || [X',Y',Z']T || / || [X,Y,Z]T ||

 

最小均方估计

X = KX'
求 K = argmin ∑1 / 2 * ( KX' - X)² = ∑( 1/2K²X'² - KXX‘ + 1/2X²)
令:δ (∑(1/2 K²X'² - KXX‘ + 1/2X²)) / δK =∑ (K X'² - XX‘ ) = ∑K X'² - ∑XX‘ = 0
K = ∑XX‘ / ∑X'²

 

 

 

 

 

 

posted on 2022-12-26 14:57  耀礼士多德  阅读(6)  评论(0编辑  收藏  举报