從左手座標系到右手座標系的變換

2021-09-12 12:19:58 字數 2452 閱讀 1693

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3. 旋轉變換的組合

4.仿射變換的轉換

總結

左手座標系和右手座標系之間的差異就是某乙個座標軸的方向取反,上圖中是x軸取反。

和**原文保持一致,我們以x軸取反為例分析,如何從左手座標系轉換到右手座標系。其他的情況可以據此類推。

可以從圖中看出,同乙個小黑點,在左手座標系中的座標是(x,y,z),在右手座標系中的座標就是(x,y,-z)

圖中顯示了左手座標系中的點有乙個正的z分量。在右手座標系中,觀察z分量必須為負。在矩陣向量形式中,從左手點q』到右手點qr的轉換是

注意啦 又要划重點啦!

此處座標點使用的是列向量,列向量左乘在矩陣之後。行向量左乘矩陣、列向量有乘矩陣存在如下區別:at=b==>t'a'=b'

(其中ab是點座標組成的行向量,a'b'則是轉置後所得列向量,t是矩陣)

上面的s_z矩陣具體計算如下所示:

所以,點座標從左手座標系轉化到右手座標系中,只需要對xyz中某乙個分量取反。例如將z軸取反。

首先,講一下heading(航向)是啥。繞y軸的旋轉就是heading。

如果旋轉h角度,對應的旋轉矩陣如下,該矩陣在位姿控制領域也可以叫航向矩陣

劃重點啦

首先,此處的矩陣是在左手座標系中!! 有可能你會發現這個矩陣為啥和有的地方的講的是轉置的關係。

這就是行向量左乘矩陣、列向量右乘矩陣存在如下區別:at=b==>t'a'=b'造成的差異

結論就是:上述矩陣是①左手座標系中列向量右乘時使用,表示繞y軸旋轉h度,也可以是②右手座標系中行向量左乘時使用,表示繞y軸旋轉h度。

劃重點

當然,此處使用的是①。本文所有的講解都是以左手座標系為主、以列向量右乘為要求。

引入航向pitch矩陣作為一種儲存旋轉座標方向的簡便方法。

該矩陣具有雙重功能,因為它還可用於顯示原始座標系中的點(x;y;z)如何旋轉到點(x0;y0;z0)。如下所示,

在左手座標系中,上述等式可以表示為:

當把點q_l(x,y,z)和點q'_l(x', y', z')都轉化到右手座標系中時,點的座標變成了q_r(x,y,-z)q'_r(x',y',-z'),那麼原本的航向矩陣h_l已經無法使得原等式成立。下面重新推導計算的等式:

結論:相對於左手座標系,右手座標系中的航向矩陣轉化為:h_r = s_z h_l s_z

有了heading矩陣轉換的講解,此處直接貼上**,不做中文講解。

同乙個物體在左手座標系中描述(位姿描述=位置+姿態)是一種形式,換到右手座標系中描述又是另一種形式。

位置描述的變換是相對簡單的,只需要將某乙個座標軸的值取反,也就是與s_z矩陣作用。

姿態描述的變換則需要結合位置描述,原本左手系中描述姿態的旋轉矩陣為r_l,轉換到右手系中,則為s_z ·r_l·s_z

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