用三个空间点确定的平面来计算欧拉角,要怎么写这个计算的Python函数
时间: 2024-01-24 14:17:17 浏览: 164
您好!很高兴能和您交流!您的问题涉及到欧拉角的计算,具体需要计算的是三个空间点确定的平面的欧拉角。我可以提供一些思路和代码参考,但需要您提供更多的细节信息。
首先,给定三个空间点,我们可以通过向量叉积获得两个向量构成的面的法向量,然后再根据该法向量和指定的坐标系来求取欧拉角。
以下是一个示例函数:
```
import numpy as np
def euler_angles_from_three_points(p1, p2, p3, axes='sxyz'):
"""
计算通过三个空间点定义的平面的欧拉角,axes 为坐标系参数
"""
vec1 = p1 - p2
vec2 = p3 - p2
normal_vec = np.cross(vec1, vec2)
if normal_vec.all() == 0:
# 如果法向量为零向量,无法计算欧拉角
print('无法计算欧拉角!')
return None
# 使用标准化后的法向量作为 Z 轴
z_axis = normal_vec / np.linalg.norm(normal_vec)
# 投影到 XY 平面得到 X 轴
x_axis = np.array([z_axis[1], -z_axis[0], 0])
x_axis /= np.linalg.norm(x_axis)
# 计算 Y 轴
y_axis = np.cross(z_axis, x_axis)
# 将坐标系参数按照指定的顺序排序
i = 'xyz'.index(axes[0])
j = 'xyz'.index(axes[1])
k = 'xyz'.index(axes[2])
# 根据坐标系参数计算欧拉角
cy = np.sqrt(x_axis[i]**2 + x_axis[j]**2)
if cy > 1e-6:
ax = np.arctan2( y_axis[k], z_axis[k])
ay = np.arctan2(-x_axis[k], cy)
az = np.arctan2( x_axis[j], x_axis[i])
else:
ax = np.arctan2(-y_axis[j], y_axis[i])
ay = np.arctan2(-x_axis[k], cy)
az = 0
return np.array([ax, ay, az])
```
该函数接受三个空间点的坐标 p1、p2、p3,以及坐标系参数 axes,返回一个三元组 [ax, ay, az],分别代表绕 X 轴、Y 轴、Z 轴旋转的角度。
使用时可以这样调用:
```
p1 = np.array([0, 0, 0])
p2 = np.array([1, 0, 0])
p3 = np.array([0, 1, 0])
euler_angles = euler_angles_from_three_points(p1, p2, p3, axes='sxyz')
print(euler_angles)
```
上述调用会输出计算得到的欧拉角。
希望能够对您有所帮助!如有疑问请随时与我交流!
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