1.在点云匹配中,求上式子中,J关于机器人位姿R和T的导数。P’为机器人坐标系中的三维点云,P为世界坐标系点云。(可以先做二维空间,再做三维空间)
时间: 2024-04-14 17:31:11 浏览: 158
关于点云的匹配算法
在点云匹配中,假设P'为机器人坐标系中的三维点云,P为世界坐标系中的点云。机器人的位姿由旋转矩阵R和平移向量T表示。我们可以先考虑二维空间中的情况,再推广到三维空间。
在二维空间中,我们可以将点云表示为齐次坐标形式,即P'=[X', Y', 1],P=[X, Y, 1]。其中,X'和Y'是机器人坐标系中的点云坐标,X和Y是世界坐标系中的点云坐标。
我们的目标是求解J关于机器人位姿R和T的导数。根据链式法则,我们可以将导数分解为旋转矩阵R和平移向量T的导数。
对于旋转矩阵R,我们可以使用罗德里格斯公式将其表示为旋转向量θ和旋转轴u的乘积形式:R = exp([u]_x * θ),其中[u]_x是向量u的斜对称矩阵。
在二维空间中,我们可以将P'表示为R * P + T。对于P'中的每个分量X'和Y',我们可以分别对R和T求偏导数:
∂X'/∂R = ∂(R * P + T)/∂R = P^T * (∂R/∂R) = P^T
∂X'/∂T = ∂(R * P + T)/∂T = ∂T/∂T = I
其中,^T表示矩阵的转置,I是单位矩阵。
同样地,我们可以计算Y'关于R和T的偏导数:
∂Y'/∂R = ∂(R * P + T)/∂R = P^T * (∂R/∂R) = P^T
∂Y'/∂T = ∂(R * P + T)/∂T = ∂T/∂T = I
因此,J关于旋转矩阵R的导数为:
∂J/∂R = [∂X'/∂R, ∂Y'/∂R] = [P^T, P^T]
J关于平移向量T的导数为:
∂J/∂T = [∂X'/∂T, ∂Y'/∂T] = [I, I]
以上是二维空间中的求导过程。在三维空间中,我们可以类似地推导出J关于机器人位姿R和T的导数。不过,由于涉及到旋转矩阵的导数计算较为复杂,通常会使用数值方法或优化算法来近似求解。
请注意,在实际应用中,点云匹配通常使用更加高效和稳定的算法,如Iterative Closest Point (ICP)算法,来求解点云的刚体变换参数(旋转矩阵和平移向量)。以上仅是对导数的简单推导,实际的点云匹配算法会考虑更多的因素和优化策略。
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