视觉SLAM学习笔记7

欧拉角

由于旋转矩阵,旋转向量等方法描述旋转是十分不直观的,我们很难直接通过矩阵和向量来想象中国旋转是什么样的,因此引入欧拉角,提供一种非常直观的方式来描述旋转,使用三个分离的转角,把一次旋转分解成三次绕不同轴的旋转,分解的方式可以有很多,ZYX即 偏航-俯仰-滚转(yaw-pitch-roll)是比较常用的。同时还要区分每次旋转是绕固定轴还是绕旋转之后的轴旋转

ZYX 偏航-俯仰-滚转(yaw-pitch-roll)——rpy

  1. 绕物体的 Z 轴旋转,得到偏航角 yaw
  2. 绕旋转之后的 Y 轴旋转,得到俯仰角 pitch
  3. 绕旋转之后的 X 轴旋转,得到滚转角 roll

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此时可使用[r,p,y]T这样一个三维向量来描述任意旋转,可以直接想象出旋转过程,非常直观

欧拉角的局限

万向锁问题,当俯仰角为±90°,第一次旋转与第三次旋转将使用同一个轴,使得系统丢失了一个自由度(由三次旋转变成了两次旋转),这被称为奇异性问题,在其他形式的欧拉角中也同样存在
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只要我们想用三个实数来表达三维旋转时,都会不可避免地碰到奇异性问题。
因此,欧拉角不适于插值和迭代,往往只用于人机交互中,想验证自己算法是否有错时,转换成欧拉角能够快速辨认结果的正确与否
我们也很少在 SLAM程序中直接使用欧拉角表达姿态