Transformations

本文介绍了一个程序,用于识别两个NxN黑白方格图案之间的最小转换,包括旋转和平翻转等操作。程序通过比较不同类型的变换来确定图案变化的方式。
Problem:Transformations

A square pattern of size N x N (1 <= N <= 10) black and white square tiles is transformed into another square pattern. Write a program that will recognize the minimum transformation that has been applied to the original pattern given the following list of possible transformations:

  • #1: 90 Degree Rotation: The pattern was rotated clockwise 90 degrees.
  • #2: 180 Degree Rotation: The pattern was rotated clockwise 180 degrees.
  • #3: 270 Degree Rotation: The pattern was rotated clockwise 270 degrees.
  • #4: Reflection: The pattern was reflected horizontally (turned into a mirror image of itself by reflecting around a vertical line in the middle of the image).
  • #5: Combination: The pattern was reflected horizontally and then subjected to one of the rotations (#1-#3).
  • #6: No Change: The original pattern was not changed.
  • #7: Invalid Transformation: The new pattern was not obtained by any of the above methods.

In the case that more than one transform could have been used, choose the one with the minimum number above.

PROGRAM NAME: transform

INPUT FORMAT

Line 1: A single integer, N
Line 2..N+1: N lines of N characters (each either `@' or `-'); this is the square before transformation
Line N+2..2*N+1: N lines of N characters (each either `@' or `-'); this is the square after transformation

SAMPLE INPUT (file transform.in)

3
@-@
---
@@-
@-@
@--
--@

OUTPUT FORMAT

A single line containing the the number from 1 through 7 (described above) that categorizes the transformation required to change from the `before' representation to the `after' representation.

SAMPLE OUTPUT (file transform.out)

1

 


My Answer:

`tf_transformations` 是一个在机器人系统中广泛使用的库,主要用于处理坐标变换和旋转操作,尤其在 ROS(Robot Operating System)环境中。它提供了一系列函数用于处理变换矩阵、四元数、欧拉角等,是 `tf`(Transform)库的一部分,适用于需要处理 3D 空间变换的应用场景。 ### 功能概述 该库支持多种变换操作,包括但不限于: - **四元数与欧拉角之间的转换**:可以将旋转表示从四元数转换为欧拉角,或者反过来。 - **构建变换矩阵**:能够生成表示平移和旋转的齐次变换矩阵。 - **矩阵分解**:可以从变换矩阵中提取出平移部分和旋转部分。 - **坐标变换**:支持将点或向量从一个坐标系变换到另一个坐标系。 ### 使用方法 #### 安装 在使用 `tf_transformations` 之前,需要确保已经安装了 `tf` 包。通常情况下,在 ROS 环境中,这个库是默认安装的。如果需要手动安装,可以通过以下命令安装: ```bash sudo apt-get install ros-<rosdistro>-tf ``` 请将 `<rosdistro>` 替换为你的 ROS 发行版名称,如 `noetic` 或 `melodic`。 #### 示例代码 下面是一个简单的 Python 示例,展示如何使用 `tf_transformations` 来创建一个变换矩阵并对其进行分解: ```python import tf_transformations import numpy as np # 创建一个表示绕X轴旋转的四元数 quaternion = tf_transformations.quaternion_from_euler(1.5708, 0, 0) # 创建一个齐次变换矩阵 transform_matrix = tf_transformations.compose_matrix( translate=[1, 2, 3], angles=[1.5708, 0, 0] ) # 分解变换矩阵以获取平移和旋转信息 translation, rotation, _, _, _ = tf_transformations.decompose_matrix(transform_matrix) print("Translation:", translation) print("Rotation (quaternion):", rotation) ``` ### 常见问题及解决方案 1. **如何将四元数转换为欧拉角?** ```python euler_angles = tf_transformations.euler_from_quaternion(quaternion) ``` 2. **如何将欧拉角转换为四元数?** ```python quaternion = tf_transformations.quaternion_from_euler(roll, pitch, yaw) ``` 3. **如何创建一个齐次变换矩阵?** ```python transform_matrix = tf_transformations.compose_matrix( translate=[x, y, z], angles=[roll, pitch, yaw] ) ``` 4. **如何从齐次变换矩阵中提取平移和旋转信息?** ```python translation, rotation, _, _, _ = tf_transformations.decompose_matrix(transform_matrix) ``` ### 注意事项 - 在使用 `tf_transformations` 时,需要注意输入参数的单位,例如角度通常是以弧度为单位。 - 确保所有操作都在同一个坐标系下进行,否则需要进行坐标变换。 - 如果遇到性能瓶颈,可以考虑使用 NumPy 的向量化操作来优化代码。 ###
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