math_旋转变换

1、四元数

要计算从 a 旋转到 c 的四元数 q2​,已知:

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- 从 b → a 的旋转四元数是 q0​
- 从 b → c 的旋转四元数是 q1​

我们目标是求 a → c 的旋转四元数 q2​。

1.1、从一个坐标系(或向量)旋转到另一个的变换

若一个向量 v 在坐标系 B 中,想通过四元数 q 旋转到坐标系 A,则通常写作:

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vA​=qvB​q

四元数表示的是从一个坐标系(或向量)旋转到另一个的变换。若一个向量 v 在坐标系 B 中,想通过四元数 q 旋转到坐标系 A,则通常写作:

vA​=qvB​q−1

但当我们只关心相对旋转(即"从姿态 X 到姿态 Y 的旋转"),可以把每个姿态看作是从世界坐标系(或某个公共参考系) 到该姿态的旋转。

假设所有四元数都是相对于同一个参考系(比如世界坐标系 W) 定义的:

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q0​:将向量从 b 旋转到 a,即
va​=q0​vb​q0−1​

等价于:a 的姿态 = q0​⋅b 的姿态

q1​:将向量从 b 旋转到 c,即
vc​=q1​vb​q1−1​

我们想找到 q2​,使得:

vc​=q2​va​q2−1​

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