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将轴角表示转换为旋转矩阵是计算机图形学、机器人学和物理仿真中的常见任务。轴角表示是一种表示旋转的方式,它由一个旋转轴和一个绕该轴的旋转角度组成。旋转矩阵则是用一个3x3的矩阵来表示旋转。
1 原理介绍
轴角表示由一个单位向量 v=(x,y,z)和一个旋转角度 θ 组成,其中 v 表示旋转轴,θ 表示绕该轴的旋转角度。旋转矩阵是一个正交矩阵,用于描述坐标系变换。
2 数学公式推导
给定旋转轴 v=(x,y,z)和旋转角度 θ,旋转矩阵 R 可以通过Rodrigues旋转公式计算:
旋转矩阵的公式:
其中 I 是3x3的单位矩阵,K 是旋转轴的反对称矩阵(也称为叉乘矩阵)&