Вращение системы координат кватерниона
rotationResult = rotateframe(quat,cartesianPoints)quat. Элементы кватерниона нормированы перед использованием во вращении.
Задайте точку в трех измерениях. Координаты точки всегда задаются в порядке x, y и z. Для удобной визуализации задайте точку на x-y плоскости.
x = 0.5; y = 0.5; z = 0; plot(x,y,'ko') hold on axis([-1 1 -1 1])
Создайте вектор кватерниона определение двух отдельных вращений, один, чтобы вращать систему координат 45 градусов и другой, чтобы вращать степени точки-90 об оси z. Используйте rotateframe выполнять вращения.
quat = quaternion([0,0,pi/4; ... 0,0,-pi/2],'euler','XYZ','frame'); rereferencedPoint = rotateframe(quat,[x,y,z])
rereferencedPoint = 2×3
0.7071 -0.0000 0
-0.5000 0.5000 0
Постройте точки, на которые повторно ссылаются.
plot(rereferencedPoint(1,1),rereferencedPoint(1,2),'bo') plot(rereferencedPoint(2,1),rereferencedPoint(2,2),'go')
Задайте две точки в 3-мерном пространстве. Задайте кватернион, чтобы повторно сослаться на точки первым вращением системы координат об оси z 30 градусов и затем о новой оси Y 45 градусов.
a = [1,0,0]; b = [0,1,0]; quat = quaternion([30,45,0],'eulerd','ZYX','point');
Используйте rotateframe сослаться на обе точки с помощью оператора вращения кватерниона. Отобразите результат.
rP = rotateframe(quat,[a;b])
rP = 2×3
0.6124 -0.3536 0.7071
0.5000 0.8660 -0.0000
Визуализируйте исходную ориентацию и вращаемую ориентацию точек. Проведите линии от источника до каждой из точек в целях визуализации.
plot3(a(1),a(2),a(3),'bo'); hold on grid on axis([-1 1 -1 1 -1 1]) xlabel('x') ylabel('y') zlabel('z') plot3(b(1),b(2),b(3),'ro'); plot3(rP(1,1),rP(1,2),rP(1,3),'bd') plot3(rP(2,1),rP(2,2),rP(2,3),'rd') plot3([0;rP(1,1)],[0;rP(1,2)],[0;rP(1,3)],'k') plot3([0;rP(2,1)],[0;rP(2,2)],[0;rP(2,3)],'k') plot3([0;a(1)],[0;a(2)],[0;a(3)],'k') plot3([0;b(1)],[0;b(2)],[0;b(3)],'k')
Вращение системы координат кватерниона повторно ссылается на точку, заданную в R3 путем вращения исходной системы отсчета согласно заданному кватерниону:
где q является кватернионом, * представляет спряжение, и u является точкой, чтобы вращаться в виде кватерниона.
Для удобства, rotateframe функционируйте берет точку в R3 и возвращает точку в R3. Учитывая вызов функции с некоторым произвольным кватернионом, q = a + b i + c j + d k и произвольная координата, [x, y, z],
point = [x,y,z]; rereferencedPoint = rotateframe(q,point)
rotateframe функция выполняет следующие операции:
Преобразует точку [x, y, z] к кватерниону:
Нормирует кватернион, q:
Применяет вращение:
Преобразует кватернион выход, vq, назад к R3