二维椭圆拟合算法及推导过程

目录

1、间接平差法

该方法忽略了半长轴相对于 x x x轴的旋转角度,需要较好的初值才能拟合成功。


2、最小二乘法

一般斜椭圆具有5个参数,即椭圆中心坐标 ( x 0 , y 0 ) ( x_0 , y_0 ) (x0,y0) (x_0,y_0),椭圆长径和短径 R 1 , R 2 R_1,R_2 R1,R2以及坐标轴旋转的角度 ϕ \phi ϕ,只需要求解了这几个参数椭圆就被唯一确定了。那么对于椭圆的求解则至少需要5个独立的方程。即输入的点的个数至少是5个。

二维椭圆的一般方程为:
A x 2 + B x y + C y 2 + D x + E y + 1 = 0 (1) Ax^2+Bxy+Cy^2+Dx+Ey+1=0\tag{1} Ax2+Bxy+Cy2+Dx+Ey+1=0(1)

其与我们想要参数之间的转换关系是:
  参考文章:椭圆拟合理论推导和Matlab实现说怎么得来的不是重点,故直接给出截图。

  根据间接平差与最小二乘的关系可知,整个理论推导的过程就是间接平差理论中法方程的建立过程,也不是什么重点和难点,原文写的偏复杂化了,故省略。构建完法方程采用任意一种自己喜欢的方程解算方法进行求解即可。所以,参考文章里的代码实现过程也过于复杂了。

3、matlab案例

matlab 复制代码
%% --------------------------最小二乘求解----------------------------------
X = lsqlin(NBB,W);
%% --------------------------获取椭圆参数----------------------------------
a = X(1); b = X(2); c = X(3); d = X(4); e = X(5);
x0 = (b * e - 2 * c * d) / (4 * a * c - b * b);
y0 = (b * d - 2 * a * e) / (4 * a * c - b * b);
r1 = sqrt(2 * (a * x0^2 + c * y0^2 + b * x0 * y0 - 1) / (a + c + sqrt((a - c)^2 + b^2)));
r2 = sqrt(2 * (a * x0^2 + c * y0^2 + b * x0 * y0 - 1) / (a + c - sqrt((a - c)^2 + b^2)));
phi = 0.5 * atan2(b, a - c);

4、案例结果

5、参考链接

相关推荐
老鱼说AI20 分钟前
算法基础教学第一步:数据结构
数据结构·python·算法
2301_7951672021 分钟前
Python 高手编程系列八:缓存
开发语言·python·缓存
极地星光23 分钟前
C++链式调用设计:打造优雅流式API
服务器·网络·c++
8***293131 分钟前
Go基础之环境搭建
开发语言·后端·golang
Jing_Rainbow36 分钟前
【LeetCode Hot100 刷题日记(19/100)】54. 螺旋矩阵 —— 数组、矩阵、模拟、双指针、层序遍历🌀
算法·面试·程序员
Yue丶越1 小时前
【C语言】自定义类型:联合体与枚举
c语言·开发语言
小陈要努力1 小时前
Visual Studio 开发环境配置指南
c++·opengl
程序猿本员1 小时前
5. 实现
c++
csbysj20201 小时前
DOM 节点
开发语言
Bona Sun1 小时前
单片机手搓掌上游戏机(十五)—pico运行fc模拟器之编译环境
c语言·c++·单片机·游戏机