罗德里格斯公式推导
罗德里格斯(Rodrigues)旋转方程 此公式有2种形式,故而也有2种推导方法。具体的推导过程如下 一、条件 定义向量k是旋转轴的单位矢量,图中初始向量v绕k轴旋转Θ角得v rot 二、说明 所谓推导旋转方程,实则求出一个旋转矩阵R,使得v rot =Rv。所以我们要做的就是找出v rot 与v之间的关系,并用矩阵来表示。 三、推导 1. 推导一 对v进行向量分解: v = v ⊥ + v // 由点乘的投影几何意义可得: v // = (v • k)k (v•k为标量,所以再乘k得到一个矢量) 根据向量减法可得: v ⊥ = v - v // 由旋转过程平行向量不变得: v rot // = v // 为计算方便,对v rot⊥ 进行向量分解:v rot⊥ =a+b 由图中的向量关系经推导可得:b= cosΘ v ⊥ a=sinΘ k x v ( 推导在文章末尾 ) 综上可得:v rot = v rot⊥ +v rot // = a + b + v // = sinΘ k x v + cosΘ v ⊥ + (v • k)k = sinΘ k x v + cosΘ (v - v // )+ (v • k)k = sinΘ k x v + cosΘ (v - (v • k)k)+ (v • k)k = cosΘ