Python SciPy transform.RotationSpline用法及代碼示例

本文簡要介紹 python 語言中 scipy.spatial.transform.RotationSpline 的用法。

用法:

class  scipy.spatial.transform.RotationSpline(times, rotations)#

使用連續角速率和加速度對旋轉進行插值。

每個連續方向之間的旋轉向量是時間的三次函數，並且保證角速率和加速度是連續的。這種插值類似於三次樣條插值。

有關數學和實現細節，請參閱 [1]。

參數 ：：

times： 數組, 形狀 (N,)

已知旋轉次數。必須指定至少 2 次。

rotations： Rotation 實例

旋轉之間執行插值。必須包含 N 個旋轉。

參考：

[1]

平滑姿態插值

例子：

>>> from scipy.spatial.transform import Rotation, RotationSpline
>>> import numpy as np

從歐拉角定義時間序列和旋轉：

>>> times = [0, 10, 20, 40]
>>> angles = [[-10, 20, 30], [0, 15, 40], [-30, 45, 30], [20, 45, 90]]
>>> rotations = Rotation.from_euler('XYZ', angles, degrees=True)

創建插值器對象：

>>> spline = RotationSpline(times, rotations)

插值歐拉角、角速率和加速度：

>>> angular_rate = np.rad2deg(spline(times, 1))
>>> angular_acceleration = np.rad2deg(spline(times, 2))
>>> times_plot = np.linspace(times[0], times[-1], 100)
>>> angles_plot = spline(times_plot).as_euler('XYZ', degrees=True)
>>> angular_rate_plot = np.rad2deg(spline(times_plot, 1))
>>> angular_acceleration_plot = np.rad2deg(spline(times_plot, 2))

在此圖上，您會看到歐拉角是連續且平滑的：

>>> import matplotlib.pyplot as plt
>>> plt.plot(times_plot, angles_plot)
>>> plt.plot(times, angles, 'x')
>>> plt.title("Euler angles")
>>> plt.show()

角速率也很平滑：

>>> plt.plot(times_plot, angular_rate_plot)
>>> plt.plot(times, angular_rate, 'x')
>>> plt.title("Angular rate")
>>> plt.show()

角加速度是連續的，但不是平滑的。另請注意，角加速度不是piecewise-linear 函數，因為它不同於旋轉矢量的二階導數(它是三次樣條中的piecewise-linear 函數)。

>>> plt.plot(times_plot, angular_acceleration_plot)
>>> plt.plot(times, angular_acceleration, 'x')
>>> plt.title("Angular acceleration")
>>> plt.show()