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将欧拉角转换为四元数是计算机图形学、机器人学和物理仿真中常见的任务。欧拉角通过一系列的角度描述物体在空间中的旋转,而四元数则提供了一种更加简洁和稳定的方式来实现旋转表示。
1 原理介绍
欧拉角由三个角度组成,分别表示围绕不同轴的旋转。这些角度通常是绕固定坐标轴的旋转,例如“yaw-pitch-roll”顺序(ZYX顺序)。四元数 q=w+xi+yj+zk则是一个四维向量,用于表示旋转。
2 数学公式推导
给定欧拉角 (α,β,γ),分别表示绕z轴(yaw)、y轴(pitch)和x轴(roll)的旋转,四元数可以通过以下步骤计算: