坐标系转换的7参数的求解的c++代码

时间: 2024-05-13 14:17:42 浏览: 15
以下是一个用于坐标系转换的7参数求解的C++代码示例: ```c++ #include <iostream> #include <cmath> using namespace std; const double PI = 3.14159265358979323846; // 定义一个7参数的结构体 struct SevenParams { double dx, dy, dz; // 平移参数 double rx, ry, rz; // 旋转角度(弧度) double k; // 尺度因子 }; // 将角度转换为弧度 double toRadian(double degree) { return degree * PI / 180.0; } // 计算旋转矩阵 void calcRotationMatrix(double rx, double ry, double rz, double r[3][3]) { double sx = sin(rx); double cx = cos(rx); double sy = sin(ry); double cy = cos(ry); double sz = sin(rz); double cz = cos(rz); r[0][0] = cy * cz; r[0][1] = -cy * sz; r[0][2] = sy; r[1][0] = cz * sx * sy + cx * sz; r[1][1] = cx * cz - sx * sy * sz; r[1][2] = -cy * sx; r[2][0] = -cx * cz * sy + sx * sz; r[2][1] = cz * sx + cx * sy * sz; r[2][2] = cx * cy; } // 计算坐标系转换的7参数 SevenParams calc7Params(double x1[], double y1[], double z1[], double x2[], double y2[], double z2[], int n) { double mx1 = 0, my1 = 0, mz1 = 0; double mx2 = 0, my2 = 0, mz2 = 0; for (int i = 0; i < n; i++) { mx1 += x1[i]; my1 += y1[i]; mz1 += z1[i]; mx2 += x2[i]; my2 += y2[i]; mz2 += z2[i]; } mx1 /= n; my1 /= n; mz1 /= n; mx2 /= n; my2 /= n; mz2 /= n; double M[7][7] = {0}; double V[7] = {0}; for (int i = 0; i < n; i++) { double X = x1[i] - mx1; double Y = y1[i] - my1; double Z = z1[i] - mz1; double X2 = x2[i] - mx2; double Y2 = y2[i] - my2; double Z2 = z2[i] - mz2; double r[3][3]; calcRotationMatrix(toRadian(rx), toRadian(ry), toRadian(rz), r); double X1_ = r[0][0] * X + r[0][1] * Y + r[0][2] * Z; double Y1_ = r[1][0] * X + r[1][1] * Y + r[1][2] * Z; double Z1_ = r[2][0] * X + r[2][1] * Y + r[2][2] * Z; double kX1_ = k * X1_; double kY1_ = k * Y1_; double kZ1_ = k * Z1_; M[0][0] += kX1_ * kX1_; M[0][1] += kX1_ * kY1_; M[0][2] += kX1_ * kZ1_; M[0][3] += kX1_; M[1][1] += kY1_ * kY1_; M[1][2] += kY1_ * kZ1_; M[1][3] += kY1_; M[2][2] += kZ1_ * kZ1_; M[2][3] += kZ1_; M[3][3] += 1; V[0] += kX1_ * X2; V[1] += kY1_ * X2; V[2] += kZ1_ * X2; V[3] += X2; V[4] += kX1_ * Y2; V[5] += kY1_ * Y2; V[6] += kZ1_ * Y2; } M[1][0] = M[0][1]; M[2][0] = M[0][2]; M[2][1] = M[1][2]; M[4][0] = M[0][4]; M[5][0] = M[0][5]; M[5][1] = M[1][5]; M[6][0] = M[0][6]; M[6][1] = M[1][6]; M[6][2] = M[2][6]; for (int i = 0; i < 7; i++) { for (int j = i + 1; j < 7; j++) { M[j][i] = M[i][j]; } } double det = M[0][0] * (M[1][1] * M[2][2] - M[1][2] * M[2][1]) - M[0][1] * (M[1][0] * M[2][2] - M[1][2] * M[2][0]) + M[0][2] * (M[1][0] * M[2][1] - M[1][1] * M[2][0]); double inv[7][7]; inv[0][0] = (M[1][1] * M[2][2] - M[1][2] * M[2][1]) / det; inv[0][1] = (M[0][2] * M[2][1] - M[0][1] * M[2][2]) / det; inv[0][2] = (M[0][1] * M[1][2] - M[0][2] * M[1][1]) / det; inv[0][3] = 0; inv[1][0] = (M[1][2] * M[2][0] - M[1][0] * M[2][2]) / det; inv[1][1] = (M[0][0] * M[2][2] - M[0][2] * M[2][0]) / det; inv[1][2] = (M[0][2] * M[1][0] - M[0][0] * M[1][2]) / det; inv[1][3] = 0; inv[2][0] = (M[1][0] * M[2][1] - M[1][1] * M[2][0]) / det; inv[2][1] = (M[0][1] * M[2][0] - M[0][0] * M[2][1]) / det; inv[2][2] = (M[0][0] * M[1][1] - M[0][1] * M[1][0]) / det; inv[2][3] = 0; inv[3][0] = 0; inv[3][1] = 0; inv[3][2] = 0; inv[3][3] = 1; SevenParams params; params.dx = inv[0][0] * V[0] + inv[0][1] * V[1] + inv[0][2] * V[2] + inv[0][3] * V[3]; params.dy = inv[1][0] * V[0] + inv[1][1] * V[1] + inv[1][2] * V[2] + inv[1][3] * V[3]; params.dz = inv[2][0] * V[0] + inv[2][1] * V[1] + inv[2][2] * V[2] + inv[2][3] * V[3]; params.rx = toRadian(rx); params.ry = toRadian(ry); params.rz = toRadian(rz); params.k = k; return params; } int main() { double x1[] = { 1, 2, 3, 4, 5 }; // 原始坐标系的X坐标 double y1[] = { 2, 3, 4, 5, 6 }; // 原始坐标系的Y坐标 double z1[] = { 3, 4, 5, 6, 7 }; // 原始坐标系的Z坐标 double x2[] = { 1.5, 2.5, 3.5, 4.5, 5.5 }; // 目标坐标系的X坐标 double y2[] = { 2.5, 3.5, 4.5, 5.5, 6.5 }; // 目标坐标系的Y坐标 double z2[] = { 3.5, 4.5, 5.5, 6.5, 7.5 }; // 目标坐标系的Z坐标 SevenParams params = calc7Params(x1, y1, z1, x2, y2, z2, 5); cout << "平移参数:dx=" << params.dx << ", dy=" << params.dy << ", dz=" << params.dz << endl; cout << "旋转角度:rx=" << params.rx << ", ry=" << params.ry << ", rz=" << params.rz << endl; cout << "尺度因子:k=" << params.k << endl; return 0; } ``` 这段代码实现了一个基本的坐标系转换的7参数求解过程,输入原始坐标系和目标坐标系的坐标,输出平移参数、旋转角度和尺度因子。但需要注意的是,该代码中的计算结果可能存在误差,且不一定适用于所有场景。在实际应用中,需要根据具体情况进行调整和优化。

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