xyz 顺序的旋转矩阵转欧拉角 的公式和代码
时间: 2023-09-26 17:06:27 浏览: 207
从旋转矩阵计算欧拉角代码
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### 回答1:
xyz 顺序的旋转矩阵转欧拉角的公式如下:
$$\begin{bmatrix} \cos(\alpha) \cos(\beta) - \sin(\alpha) \sin(\beta) \cos(\gamma) & -\cos(\alpha) \sin(\beta) - \sin(\alpha) \cos(\beta) \cos(\gamma) & \sin(\alpha) \sin(\gamma) \\ \sin(\alpha) \cos(\beta) + \cos(\alpha) \sin(\beta) \cos(\gamma) & -\sin(\alpha) \sin(\beta) + \cos(\alpha) \cos(\beta) \cos(\gamma) & -\cos(\alpha) \sin(\gamma) \\ \sin(\beta) \sin(\gamma) & \cos(\beta) \sin(\gamma) & \cos(\gamma) \end{bmatrix} = R_{xyz}$$
其中,$\alpha$ 为沿 $x$ 轴旋转的角度,$\beta$ 为沿 $y$ 轴旋转的角度,$\gamma$ 为沿 $z$ 轴旋转的角度。
从旋转矩阵 $R_{xyz}$ 转换为欧拉角的代码如下:
```python
import math
def rotation_matrix_to_euler_angles(R):
sy = math.sqrt(R[0,0] * R[0,0] + R[1,0] * R[1,0])
singular = sy < 1e-6
if not singular:
x = math.atan2(R[2,1] , R[2,2])
y = math.atan2(-R[2,0], sy)
z = math.atan2(R[1,0], R[0,0])
else:
x = math.atan2(-R[1,2], R[1,1])
y = math.atan2(-R[2,0], sy)
z = 0
return x, y, z
```
上述代码假设了旋转矩阵的形式为 $3\times3$ 的二维数组。
### 回答2:
xyz顺序的旋转矩阵转欧拉角的公式可以通过以下步骤得到:
1. 首先,我们得到旋转矩阵R,假设为3x3矩阵。
2. 对于欧拉角的三个分量(俯仰角、偏航角和滚转角),我们可以使用以下公式计算:
滚转角(Roll)= atan2(R[2, 1], R[2, 2])
俯仰角(Pitch)= asin(-R[2, 0])
偏航角(Yaw)= atan2(R[1, 0], R[0, 0])
其中,atan2()是一个关于y和x的反正切函数,asin()是反正弦函数。
以下是使用Python代码示例来实现旋转矩阵转欧拉角的过程:
```python
import numpy as np
def rotationMatrixToEulerAngles(R):
roll = np.arctan2(R[2, 1], R[2, 2])
pitch = np.arcsin(-R[2, 0])
yaw = np.arctan2(R[1, 0], R[0, 0])
return roll, pitch, yaw
# 测试代码
rotation_matrix = np.array([[0.866, -0.5, 0], [0.5, 0.866, 0], [0, 0, 1]])
roll, pitch, yaw = rotationMatrixToEulerAngles(rotation_matrix)
print("Roll: ", roll)
print("Pitch: ", pitch)
print("Yaw: ", yaw)
```
以上代码中,我们使用了NumPy库来进行矩阵和三角函数的运算。首先定义了一个名为rotationMatrixToEulerAngles的函数,输入为旋转矩阵R,并返回滚转角、俯仰角和偏航角。然后,我们给定一个旋转矩阵作为测试,通过调用rotationMatrixToEulerAngles函数,打印输出滚转角、俯仰角和偏航角。
注意,上述代码中的旋转矩阵R是一个3x3的数组,其中R[i, j]表示矩阵的第i行第j列元素。请根据实际需求调整旋转矩阵的数值。
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