android - 从旋转矩阵中提取偏航、俯仰和滚动

Question

我有一个传感器管理器，它rotationMatrix根据设备磁​​力计和加速度计返回一个。我一直在尝试计算用户设备的偏航俯仰和滚动，但发现俯仰和滚动相互干扰并给出不准确的结果。有没有办法从 中提取设备的 YAW PITCH 和 ROLL rotationMatrix？

编辑 试图在下面解释搅拌机的答案，我很感激但还没有，我试图从这样的旋转矩阵中获得角度：

       float R[] = phoneOri.getMatrix();
       double rmYaw = Math.atan2(R[4], R[0]);
       double rmPitch = Math.acos(-R[8]);
       double rmRoll = Math.atan2(R[9], R[10]);

我不知道我是否引用了矩阵的错误部分，但我没有得到我想的结果。

我希望以度为单位获得值，但我得到了奇怪的整数。

我的矩阵来自我的sensorManager，看起来像这样：

public void onSensorChanged(SensorEvent evt) {
            int type=evt.sensor.getType();
            if(type == Sensor.TYPE_ORIENTATION){
                yaw = evt.values[0];
                pitch = evt.values[1];
                roll = evt.values[2];
            }
            if (type == Sensor.TYPE_MAGNETIC_FIELD) {
                orientation[0]=(orientation[0]*1+evt.values[0])*0.5f;
                orientation[1]=(orientation[1]*1+evt.values[1])*0.5f;
                orientation[2]=(orientation[2]*1+evt.values[2])*0.5f;
            } else if (type == Sensor.TYPE_ACCELEROMETER) {
                acceleration[0]=(acceleration[0]*2+evt.values[0])*0.33334f;
                acceleration[1]=(acceleration[1]*2+evt.values[1])*0.33334f;
                acceleration[2]=(acceleration[2]*2+evt.values[2])*0.33334f;
            }
            if ((type==Sensor.TYPE_MAGNETIC_FIELD) || (type==Sensor.TYPE_ACCELEROMETER)) {
                float newMat[]=new float[16];

                SensorManager.getRotationMatrix(newMat, null, acceleration, orientation);
                if(displayOri==0||displayOri==2){
                    SensorManager.remapCoordinateSystem(newMat,SensorManager.AXIS_X*-1, SensorManager.AXIS_MINUS_Y*-1,newMat);
                }else{
                    SensorManager.remapCoordinateSystem(newMat,SensorManager.AXIS_Y, SensorManager.AXIS_MINUS_X,newMat);
                }

                matrix=newMat;

设备正面朝上放在桌子上时的样品矩阵

0.9916188,  -0.12448014, -0.03459576,  0.0
0.12525482,  0.9918981,   0.021199778, 0.0
0.031676512,-0.025355382, 0.9991765,   0.0
0.0,         0.0,         0.0,         1

回答

double rmPitch = Math.toDegrees( Math.acos(R[10]));

Answer 1

我相信 Blender 的回答是不正确的，因为他给出了从旋转矩阵到欧拉角（zxz 外在）的转换，而 Roll Pitch Yaw 是另一种欧拉角（zyx 外在）。

实际的转换公式宁愿是：

yaw=atan2(R(2,1),R(1,1));
pitch=atan2(-R(3,1),sqrt(R(3,2)^2+R(3,3)^2)));
roll=atan2(R(3,2),R(3,3));

来源

反馈：这个实现显示在表示的奇异点附近缺乏数值稳定性（万向节锁定）。因此，在 C++ 上，我建议使用带有以下代码行的 Eigen 库：

R.eulerAngles(2,1,0).reverse();

（更多细节在这里）

Answer 2

偏航、俯仰和滚动对应于欧拉角。您可以很容易地将变换矩阵转换为欧拉角：

Answer 3

Sensor Manager 提供了一个SensorManager.getOrientation来获取所有三个角度。