《视觉slam十四讲》第3讲课后习题

首先讲将课后习题做一遍是个温习本书内容的过程。

1.验证旋转矩阵是正交矩阵:

首先明白什么是旋转矩阵,根据树上p42页定义,旋转矩阵R:

R=\begin{bmatrix} e^{_{1}^{T}}e^{_{1}^{'}} & e^{_{1}^{T}}e^{_{2}^{'}} & e^{_{1}^{T}}e^{_{3}^{'}} \\ e^{_{2}^{T}}e^{_{1}^{'}} & e^{_{2}^{T}}e^{_{2}^{'}} & e^{_{2}^{T}}e^{_{3}^{'}} \\ e^{_{3}^{T}}e^{_{1}^{'}} & e^{_{3}^{T}}e^{_{2}^{'}} & e^{_{3}^{T}}e^{_{3}^{'}} \end{bmatrix}

其中,(e^{_{1}}, e^{_{2}}, e^{_{3}})为原单位正交基,(\begin{matrix} e^{_{1}^{'}} & e^{_{2}^{'}} & e^{_{3}^{'}} \end{matrix})为旋转后的单位正交基。在这只要求验证(实矩阵)旋转矩阵是正交矩阵,即RR^{^{T}}=E就可以了。

RR^{^{T}}=\begin{bmatrix} e_{1}^{T}e_{1}^{'} & e_{1}^{T}e_{2}^{'} & e_{1}^{T}e_{3}^{'}\\ e_{2}^{T}e_{1}^{'} & e_{2}^{T}e_{2}^{'} & e_{2}^{T}e_{3}^{'}\\ e_{3}^{T}e_{1}^{'} & e_{3}^{T}e_{2}^{'} & e_{3}^{T}e_{3}^{'} \end{bmatrix}\begin{bmatrix} e_{1}^{T}e_{1}^{'} & e_{2}^{T}e_{1}^{'} & e_{3}^{T}e_{1}^{'}\\ e_{1}^{T}e_{2}^{'} & e_{2}^{T}e_{2}^{'} & e_{3}^{T}e_{2}^{'}\\ e_{1}^{T}e_{3}^{'} & e_{2}^{T}e_{3}^{'} & e_{3}^{T}e_{3}^{'} \end{bmatrix}

注意,这里的e表示的是向量,不是标量。

如果从代数的角度进行纯粹的化简证明,那这个证明的工作量就会明显大很多,而且没有直观上上的意义。数学本来的意义就在于能够让人更简单更直观描述一些客观事物的存在或是运动。

 所以我们可以换一种方式进行证明。根据矩阵的几何意义,旋转矩阵的逆表示为从旋转后单位正交基(\begin{matrix} e^{_{1}^{'}} & e^{_{2}^{'}} & e^{_{3}^{'}} \end{matrix})到原单

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