一些前导数学知识:
矩阵的迹,一个n×n矩阵的主对角线(从左上方至右下方的对角线)上各个元素的总和,记作
矩阵的特征向量,从数学上看,如果向量与变换
满足
,则称向量
是变换
的一个特征向量,
是相应的特征值。这一等式被称作“特征值方程”。这是一个很重要的线性代数概念,需要更多的理解,切记。
正交矩阵:,即
,
为正交矩阵。
旋转矩阵即三维刚体发生旋转变换时的位姿(位姿,物体位置及朝向)变化的数学线性表示方式,符号,其为正交矩阵。
轴角即旋转变化时的轴与角,轴用向量表示,角
,即旋转向量
,
表示与旋转轴同方向的单位向量,旋转角
表示其长度
欧拉角即将轴角形式分离成三个轴上的旋转变换角形式
四元数一种扩展复数形式,符号,数学形式:
其中
四者之间的一些转换关系:
(1)旋转矩阵与轴角间的变换:
表示向量到反对称矩阵的转换,
表示矩阵的迹,
第一个式子即罗德里格斯公式,轴角到旋转矩阵的转换;
第二个式子即表明角到旋转矩阵R的转换;
第三个式子中即轴经过旋转后不变,转轴时矩阵
特征值1对应的特征向量。
(2)旋转向量与四元数的变换:
(3)旋转矩阵到四元数的变换,四元数自身的一些基本运算规则,此处省略,参见书中P52-P55内容。
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