根据旋转矩阵R求解欧拉角yaw,pitch,roll源代码

本文详细介绍了如何将3x3矩阵转换为绕YXZ轴的欧拉角表示,包括处理奇异点和求解两个可能的角度解决方案。通过判断矩阵元素,避免了万向节锁定问题,并提供了两个可能的欧拉角解决方案。
///Data storage for the matrix, each vector is a row of the matrix
	Vector3 m_el[3];
/**@brief Get the matrix represented as euler angles around YXZ, roundtrip with setEulerYPR
	* @param yaw Yaw around Z axis
	* @param pitch Pitch around Y axis
	* @param roll around X axis */	
	void getEulerYPR(tfScalar& yaw, tfScalar& pitch, tfScalar& roll, unsigned int solution_number = 1) const
	{
		struct Euler
		{
			tfScalar yaw;
			tfScalar pitch;
			tfScalar roll;
		};

		Euler euler_out;
		Euler euler_out2; //second solution
		//get the pointer to the raw data

		// Check that pitch is not at a singularity
  		// Check that pitch is not at a singularity
		if (tfFabs(m_el[2].x()) >= 1)
		{
			euler_out.yaw = 0;
			euler_out2.yaw = 0;
	
			// From difference of angles formula
			if (m_el[2].x() < 0)  //gimbal locked down
			{
			  tfScalar delta = tfAtan2(m_el[0].y(),m_el[0].z());
				euler_out.pitch = TFSIMD_PI / tfScalar(2.0);
				euler_out2.pitch = TFSIMD_PI / tfS
在OpenCV的C++代码中,可通过 `cv::Rodrigues` 函数将旋转向量 `rvec` 转换为旋转矩阵 `R`。不过,OpenCV没有直接提供将旋转矩阵转换为欧拉角yawpitchroll)的函数,需要手动实现转换算法。 以下是一个示例代码,展示如何完成从旋转向量到旋转矩阵,再到欧拉角的转换: ```cpp #include <opencv2/opencv.hpp> #include <iostream> #include <cmath> // 检查矩阵是否为有效的旋转矩阵 bool isRotationMatrix(const cv::Mat& R) { cv::Mat Rt; cv::transpose(R, Rt); cv::Mat shouldBeIdentity = Rt * R; cv::Mat I = cv::Mat::eye(3, 3, shouldBeIdentity.type()); return cv::norm(I, shouldBeIdentity) < 1e-6; } // 旋转矩阵转换为欧拉角 cv::Vec3d rotationMatrixToEulerAngles(const cv::Mat& R) { if (!isRotationMatrix(R)) { std::cerr << "Invalid rotation matrix." << std::endl; return cv::Vec3d(0, 0, 0); } double sy = std::sqrt(R.at<double>(0, 0) * R.at<double>(0, 0) + R.at<double>(1, 0) * R.at<double>(1, 0)); bool singular = sy < 1e-6; double x, y, z; if (!singular) { x = std::atan2(R.at<double>(2, 1), R.at<double>(2, 2)); y = std::atan2(-R.at<double>(2, 0), sy); z = std::atan2(R.at<double>(1, 0), R.at<double>(0, 0)); } else { x = std::atan2(-R.at<double>(1, 2), R.at<double>(1, 1)); y = std::atan2(-R.at<double>(2, 0), sy); z = 0; } return cv::Vec3d(x, y, z); } int main() { // 示例旋转向量 cv::Mat rvec = (cv::Mat_<double>(3, 1) << 0.1, 0.2, 0.3); cv::Mat R; // 使用Rodrigues函数将旋转向量转换为旋转矩阵 cv::Rodrigues(rvec, R); cv::Vec3d eulerAngles = rotationMatrixToEulerAngles(R); std::cout << "Yaw: " << eulerAngles[2] << std::endl; std::cout << "Pitch: " << eulerAngles[1] << std::endl; std::cout << "Roll: " << eulerAngles[0] << std::endl; return 0; } ``` 在上述代码中,`isRotationMatrix` 函数用于检查矩阵是否为有效的旋转矩阵,`rotationMatrixToEulerAngles` 函数将旋转矩阵转换为欧拉角。在 `main` 函数中,首先定义一个示例旋转向量 `rvec`,然后使用 `cv::Rodrigues` 函数将其转换为旋转矩阵 `R`,最后调用 `rotationMatrixToEulerAngles` 函数将旋转矩阵转换为欧拉角并输出。
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