用c++编写程序:已知两条不同坐标系的轨迹,求这两条坐标系的旋转矩阵,平移向量,缩放比例,并把第二条轨迹转换到第一条轨迹的坐标系
时间: 2023-12-21 08:07:41 浏览: 77
这是一个比较复杂的问题,需要用到一些数学知识和算法。下面是一个简单的示例程序,可以计算出两个坐标系之间的旋转矩阵、平移向量和缩放比例,并将第二条轨迹转换到第一条轨迹的坐标系中。
```c++
#include <iostream>
#include <vector>
#include <Eigen/Dense>
using namespace Eigen;
int main()
{
// 定义两条轨迹的坐标点
std::vector<Vector3d> trajectory1 = {{1, 2, 3}, {4, 5, 6}, {7, 8, 9}};
std::vector<Vector3d> trajectory2 = {{2, 3, 4}, {5, 6, 7}, {8, 9, 10}};
// 计算每条轨迹的质心
Vector3d centroid1 = Vector3d::Zero();
Vector3d centroid2 = Vector3d::Zero();
for (auto& p : trajectory1)
centroid1 += p;
centroid1 /= trajectory1.size();
for (auto& p : trajectory2)
centroid2 += p;
centroid2 /= trajectory2.size();
// 计算每条轨迹的协方差矩阵
Matrix3d cov1 = Matrix3d::Zero();
Matrix3d cov2 = Matrix3d::Zero();
for (auto& p : trajectory1)
cov1 += (p - centroid1) * (p - centroid1).transpose();
cov1 /= trajectory1.size();
for (auto& p : trajectory2)
cov2 += (p - centroid2) * (p - centroid2).transpose();
cov2 /= trajectory2.size();
// 计算旋转矩阵和缩放比例
JacobiSVD<Matrix3d> svd(cov1.inverse() * cov2, ComputeFullU | ComputeFullV);
Matrix3d R = svd.matrixV() * svd.matrixU().transpose();
double scale = (cov1.inverse() * cov2).trace() / 3.0;
// 计算平移向量
Vector3d t = centroid1 - scale * R * centroid2;
// 输出结果
std::cout << "Rotation matrix:\n" << R << std::endl;
std::cout << "Scale factor: " << scale << std::endl;
std::cout << "Translation vector:\n" << t << std::endl;
// 将第二条轨迹转换到第一条轨迹的坐标系中
for (auto& p : trajectory2)
p = scale * R * p + t;
return 0;
}
```
需要注意的是,这个程序假设两条轨迹的点数相同,并且点的顺序相同。如果实际情况不符合这些假设,就需要进行额外的处理。另外,这个程序还假设两个坐标系之间只存在旋转、平移和缩放,如果存在其他变换,例如错切变换,就需要使用更复杂的算法。
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