SLAM学习笔记3

三维空间刚体运动,笔记内容有向量内积,向量外积,欧氏变换,旋转向量,欧拉角,旋转矩阵,四元数以及它们的转换关系,代码是Eigen库的基本使用。
笔记1.jpg
笔记2.jpg

代码如下:
#include <iostream>
#include <ctime>
#include <cmath>
#include <Eigen/Core>
#include <Eigen/Dense>
#include <Eigen/Geometry> 
using namespace std;
#define MATRIX_SIZE 50

int main(int argc, char** argv)
{
    ///Eigen 基本操作
    Eigen::Matrix<float,2,3> matrix_23 ;
    Eigen::Vector3d v_3d; //实质是Eigen::Matrix<double,3,1>
    matrix_23 << 1,2,3,4,5,6; //赋值操作
    v_3d << 3,2,1;
    Eigen::Matrix<double,2,1> result = matrix_23.cast<double>() * v_3d;
    cout<< result <<endl;
    
    Eigen::Matrix3d matrix_33 = Eigen::Matrix3d::Random();
    cout<< "matrix_33 is :" << matrix_33 <<endl;
    
    cout<< "matrix_33 transpose is :" << matrix_33.transpose() <<endl; //转置
    cout<< "matrix_33 sum is :" << matrix_33.sum() <<endl; //各元素的和
    cout<< "matrix_33 trace is :"<< matrix_33.trace() <<endl; //矩阵的迹
    cout<< "matrix_33 inverse is :"<< matrix_33.inverse() <<endl; //逆
    cout<< "matrix_33 determinant is ::"<< matrix_33.determinant() <<endl; //行列式
    
    //特征值和特征向量
    
    Eigen::SelfAdjointEigenSolver<Eigen::Matrix3d> eigen_solver (matrix_33.transpose() * matrix_33);//实对称矩阵
    cout<< "Eigen values = "<< eigen_solver.eigenvalues() << endl; //特征值
    cout<< "Eigen vectors = "<< eigen_solver.eigenvectors() << endl; //特征向量
    
    //解方程,对比求逆和矩阵分解的速度
    
    Eigen::Matrix<double,MATRIX_SIZE,MATRIX_SIZE> matrix_NN;
    matrix_NN = Eigen::MatrixXd::Random(MATRIX_SIZE,MATRIX_SIZE);
    Eigen::Matrix < double ,MATRIX_SIZE,1> v_Nd;
    v_Nd = Eigen::MatrixXd::Random(MATRIX_SIZE,1);
    //求逆
    clock_t time_stt = clock();
    Eigen::Matrix<double,MATRIX_SIZE,1> x = matrix_NN.inverse() * v_Nd;
    cout<< " inverse time use is :"<< 1000*(clock()-time_stt)/(double)CLOCKS_PER_SEC << "ms" <<endl;
    
    //QR分解
    time_stt = clock();
    x = matrix_NN.colPivHouseholderQr().solve(v_Nd);
    cout<< "Qr time use is :"<< 1000*(clock()-time_stt)/(double)CLOCKS_PER_SEC << "ms" <<endl;

    ///Eigen 中四元数,欧拉角,旋转矩阵,旋转向量的转换
    
    Eigen::Matrix3d rotation_matrix = Eigen::Matrix3d::Identity();
    Eigen::AngleAxisd rotation_vector(M_PI/4,Eigen::Vector3d(0,0,1));
    cout.precision(3);
    rotation_matrix = rotation_vector.toRotationMatrix(); //旋转向量可以转换为旋转矩阵
    cout<<"rotation_matrix is :"<<rotation_matrix<<endl;
    
    ///AngleAxis 旋转向量进行坐标变换
    Eigen::Vector3d v(1,0,0);
    Eigen::Vector3d v_rotated = rotation_vector * v;
    cout<<"(1,0,0) after rotated:"<<v_rotated.transpose()<<endl;
    
    /// 旋转矩阵进行坐标变换
    v_rotated = rotation_matrix * v;
    cout<<"(1,0,0) after rotation = "<<v_rotated.transpose();
    
    /// 欧拉角: 可以直接将旋转矩阵转换为欧拉角
    
    Eigen::Vector3d euler_angles = rotation_matrix.eulerAngles(2,1,0); //(2,1,0)表示ZYX 的旋转顺序
    cout<<"yaw pitch roll = "<<euler_angles.transpose()<<endl;
    
    ///四元数  可以将旋转向量转换为四元数
    Eigen::Quaterniond q = Eigen::Quaterniond (rotation_vector);
    cout<<"Quaterniond = \n"<<q.coeffs()<<endl;//coeffs 表示顺序是(x,y,z,w),w为实部,前三者为虚部。
    
    /// 也可以将旋转矩阵赋予给四元数
    q = Eigen::Quaterniond(rotation_matrix);
    cout<<"Quaterniond = \n"<<q.coeffs()<<endl;
    ///四元数旋转一个矩阵
    v_rotated = q*v; //注意数学形式为 qvq^{-1}
    cout<<"(1,0,0) after rotated :"<<v_rotated.transpose()<<endl;
    
    ///使用欧氏变换
    
    Eigen::Isometry3d T_o = Eigen::Isometry3d::Identity();
    T_o.rotate (rotation_vector);
    T_o.pretranslate(Eigen::Vector3d(1,3,4));
    cout<< "Transform matrix = \n"<< T_o.matrix()<<endl;
    Eigen::Vector3d v_transformed = T_o*v;
    cout<<"v transformed :"<<v_transformed.transpose()<<endl;
    
    ///仿射变换
    Eigen::Affine3d T_a = Eigen::Affine3d::Identity();
    T_a.rotate (rotation_vector);
    T_a.prescale(0.5);
    T_a.pretranslate(Eigen::Vector3d(1,3,4));
    cout<< "Transform matrix = \n"<< T_a.matrix()<<endl;
    Eigen::Vector3d v_transformed1 = T_a*v;
    cout<<"v transformed :"<<v_transformed1.transpose()<<endl;
    ///射影变换 
    /*
    Eigen::Projective3d T_p;
    T_p.rotate (rotation_vector);
    T_p.prescale(0.5);
    T_p.pretranslate(Eigen::Vector3d(1,3,4));
    cout<< "Transform matrix = \n"<< T_p.matrix()<<endl;
    Eigen::Vector3d v_transformed2 = T_p*v;
    cout<<"v transformed :"<<v_transformed2.transpose()<<endl;
    */
    return 0;
   
}
©著作权归作者所有,转载或内容合作请联系作者
  • 序言:七十年代末,一起剥皮案震惊了整个滨河市,随后出现的几起案子,更是在滨河造成了极大的恐慌,老刑警刘岩,带你破解...
    沈念sama阅读 213,616评论 6 492
  • 序言:滨河连续发生了三起死亡事件,死亡现场离奇诡异,居然都是意外死亡,警方通过查阅死者的电脑和手机,发现死者居然都...
    沈念sama阅读 91,020评论 3 387
  • 文/潘晓璐 我一进店门,熙熙楼的掌柜王于贵愁眉苦脸地迎上来,“玉大人,你说我怎么就摊上这事。” “怎么了?”我有些...
    开封第一讲书人阅读 159,078评论 0 349
  • 文/不坏的土叔 我叫张陵,是天一观的道长。 经常有香客问我,道长,这世上最难降的妖魔是什么? 我笑而不...
    开封第一讲书人阅读 57,040评论 1 285
  • 正文 为了忘掉前任,我火速办了婚礼,结果婚礼上,老公的妹妹穿的比我还像新娘。我一直安慰自己,他们只是感情好,可当我...
    茶点故事阅读 66,154评论 6 385
  • 文/花漫 我一把揭开白布。 她就那样静静地躺着,像睡着了一般。 火红的嫁衣衬着肌肤如雪。 梳的纹丝不乱的头发上,一...
    开封第一讲书人阅读 50,265评论 1 292
  • 那天,我揣着相机与录音,去河边找鬼。 笑死,一个胖子当着我的面吹牛,可吹牛的内容都是我干的。 我是一名探鬼主播,决...
    沈念sama阅读 39,298评论 3 412
  • 文/苍兰香墨 我猛地睁开眼,长吁一口气:“原来是场噩梦啊……” “哼!你这毒妇竟也来了?” 一声冷哼从身侧响起,我...
    开封第一讲书人阅读 38,072评论 0 268
  • 序言:老挝万荣一对情侣失踪,失踪者是张志新(化名)和其女友刘颖,没想到半个月后,有当地人在树林里发现了一具尸体,经...
    沈念sama阅读 44,491评论 1 306
  • 正文 独居荒郊野岭守林人离奇死亡,尸身上长有42处带血的脓包…… 初始之章·张勋 以下内容为张勋视角 年9月15日...
    茶点故事阅读 36,795评论 2 328
  • 正文 我和宋清朗相恋三年,在试婚纱的时候发现自己被绿了。 大学时的朋友给我发了我未婚夫和他白月光在一起吃饭的照片。...
    茶点故事阅读 38,970评论 1 341
  • 序言:一个原本活蹦乱跳的男人离奇死亡,死状恐怖,灵堂内的尸体忽然破棺而出,到底是诈尸还是另有隐情,我是刑警宁泽,带...
    沈念sama阅读 34,654评论 4 337
  • 正文 年R本政府宣布,位于F岛的核电站,受9级特大地震影响,放射性物质发生泄漏。R本人自食恶果不足惜,却给世界环境...
    茶点故事阅读 40,272评论 3 318
  • 文/蒙蒙 一、第九天 我趴在偏房一处隐蔽的房顶上张望。 院中可真热闹,春花似锦、人声如沸。这庄子的主人今日做“春日...
    开封第一讲书人阅读 30,985评论 0 21
  • 文/苍兰香墨 我抬头看了看天上的太阳。三九已至,却和暖如春,着一层夹袄步出监牢的瞬间,已是汗流浃背。 一阵脚步声响...
    开封第一讲书人阅读 32,223评论 1 267
  • 我被黑心中介骗来泰国打工, 没想到刚下飞机就差点儿被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留,地道东北人。 一个月前我还...
    沈念sama阅读 46,815评论 2 365
  • 正文 我出身青楼,却偏偏与公主长得像,于是被迫代替她去往敌国和亲。 传闻我的和亲对象是个残疾皇子,可洞房花烛夜当晚...
    茶点故事阅读 43,852评论 2 351

推荐阅读更多精彩内容