利用四元数改进大旋转角坐标变换模型

吕志鹏; 伍吉仓; 公羽

doi:10.13203/j.whugis20140171

利用四元数改进大旋转角坐标变换模型

doi: 10.13203/j.whugis20140171

1.
同济大学测绘与地理信息学院, 上海, 200092;
2.
国家知识产权局专利局专利审查协作江苏中心, 江苏苏州, 215163

基金项目: 国家重点基础研究发展计划(2013CB733304);国家国际科技合作专项(2010DFB20190);国家自然科学基金(41074019)。

详细信息

作者简介:
吕志鹏,硕士,主要研究方向为精密工程测量与变形监测。lvzhipeng2007@gmail.com

中图分类号: P231.4;P258

Improvement of a Three-dimensional Coordinate Transformation Model Adapted to Big Rotation Angle Based on Quaternion

1.
College of Surveying and Geo-informatics, Tongji University, Shanghai 200092, China;
2.
Patent Examination Cooperation Jiangsu Center of the Patent Office, SIPO, Suzhou 215163, China

Funds: The Major State Basic Research Development Program of China, No.2013CB733304; the International S&T Cooperation Program of China, No.2010DFB20190; the National Natural Science Foundation of China, No.41074019.

摘要: 大旋转角坐标变换模型的迭代解法依赖于初值的确定。用四元数构造旋转矩阵,建立了三维坐标变换的牛顿迭代公式,并提出了一种初值构造算法。利用实测数据和模拟数据对该算法进行了验证,并与其他算法进行比较。结果表明,该初值构造算法使得基于四元数的大旋转角坐标变换模型更加稳健。
- 四元数 /
- 三维坐标变换 /
- 牛顿迭代法 /
- 初值 /
- 精度
Abstract: In geometrics, machine vision and other fields, the large rotation angle three-dimensional coordinate transformation often need to be applied based on the two corresponding point sets. The solvingmethods of the large rotation angle three-dimensional coordinate transformationare broadly divided into iterative methods and analytical methods. The iterative methods can obtain higher transformation accuracy. However, these methods depend on the initial value. In this contribution, quaternion is used to construct rotation matrix, a large rotation angle three-dimensional coordinate transformation formulae based on Newton iterative method is established, and a method which is widely used in guidance and control field for initial value calculation is given. Simulated and real data are used to validate the proposed algorithm, and the results are compared with those of other algorithms. The results show that the proposed algorithm makes the large rotation angle coordinate transformation model based on quaternion more robust. So the proposed algorithm is practically valuable for its stability of results, reliable accuracy and fast convergence.
- quaternion /
- three-dimensional coordinate transformation /
- newton iterative method /
- initial value /
- precision

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利用四元数改进大旋转角坐标变换模型

doi: 10.13203/j.whugis20140171

作者简介:
吕志鹏,硕士,主要研究方向为精密工程测量与变形监测。lvzhipeng2007@gmail.com

Improvement of a Three-dimensional Coordinate Transformation Model Adapted to Big Rotation Angle Based on Quaternion

计量

利用四元数改进大旋转角坐标变换模型

doi: 10.13203/j.whugis20140171

1. 同济大学测绘与地理信息学院, 上海, 200092;

2. 国家知识产权局专利局专利审查协作江苏中心, 江苏苏州, 215163

作者简介:
吕志鹏,硕士,主要研究方向为精密工程测量与变形监测。lvzhipeng2007@gmail.com

English Abstract

Improvement of a Three-dimensional Coordinate Transformation Model Adapted to Big Rotation Angle Based on Quaternion

1. College of Surveying and Geo-informatics, Tongji University, Shanghai 200092, China;

2. Patent Examination Cooperation Jiangsu Center of the Patent Office, SIPO, Suzhou 215163, China

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作者简介: 吕志鹏,硕士,主要研究方向为精密工程测量与变形监测。lvzhipeng2007@gmail.com

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利用四元数改进大旋转角坐标变换模型

doi: 10.13203/j.whugis20140171

1. 同济大学测绘与地理信息学院, 上海, 200092; 2. 国家知识产权局专利局专利审查协作江苏中心, 江苏 苏州, 215163

作者简介: 吕志鹏,硕士,主要研究方向为精密工程测量与变形监测。lvzhipeng2007@gmail.com

English Abstract

Improvement of a Three-dimensional Coordinate Transformation Model Adapted to Big Rotation Angle Based on Quaternion

1. College of Surveying and Geo-informatics, Tongji University, Shanghai 200092, China; 2. Patent Examination Cooperation Jiangsu Center of the Patent Office, SIPO, Suzhou 215163, China

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作者简介:
吕志鹏,硕士,主要研究方向为精密工程测量与变形监测。lvzhipeng2007@gmail.com

1. 同济大学测绘与地理信息学院, 上海, 200092;

2. 国家知识产权局专利局专利审查协作江苏中心, 江苏苏州, 215163

作者简介:
吕志鹏,硕士,主要研究方向为精密工程测量与变形监测。lvzhipeng2007@gmail.com

1. College of Surveying and Geo-informatics, Tongji University, Shanghai 200092, China;

2. Patent Examination Cooperation Jiangsu Center of the Patent Office, SIPO, Suzhou 215163, China