视觉SLAM中的数学基础 第二篇 四元数
来源:互联网 发布:反转链表 非递归 java 编辑:程序博客网 时间:2024/06/05 07:39
视觉SLAM中的数学基础 第二篇 四元数
什么是四元数
相比欧拉角,四元数(Quaternion)则是一种紧凑、易于迭代、又不会出现奇异值的表示方法。它在程序中广为使用,例如ROS和几个著名的SLAM公开数据集、g2o等程序都使用四元数记录机器人的姿态。因此,理解四元数的含义与用法,对学习SLAM来说是必须的。本节我们就来讲讲四元数。
首先,请读者不要对四元数有什么神秘的感觉。四元数仅是3D姿态的一种表达方式,我们用一个单位四元数表达原本用旋转矩阵表示的三维旋转。这样做一个直接的好处是省空间。一个旋转阵有9个分量,但只有三个自由度。那么,能不能用三个数来描述呢?可以是可以的,但不可避免会出现奇异的情况,欧拉角就是一个例子。而四元数,比三维向量多了一个分量,从而可以无奇异地表示各种姿态。下面我们来详细讲讲四元数。
四元数是Hamilton找到的一种扩展的复数。一个四元数拥有一个实部和三个虚部(故事上说他原先找了很久带两个虚部的,结果怎么也找不到,最后豁然开朗找到了三虚部的四元数):
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