ceres UnitQuaternionRotatePoint 利用单位四元数旋转向量的函数算法原理推导

背景

算法效率的提升需要扣细节,每个函数,每个过程都需知道其流程

算法原理推导

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改进

原算法
template <typename T> inline
void UnitQuaternionRotatePoint(const T q[4], const T pt[3], T result[3]) {
    
    
  const T t2 =  q[0] * q[1];
  const T t3 =  q[0] * q[2];
  const T t4 =  q[0] * q[3];
  const T t5 = -q[1] * q[1];
  const T t6 =  q[1] * q[2];
  const T t7 =  q[1] * q[3];
  const T t8 = -q[2] * q[2];
  const T t9 =  q[2] * q[3];
  const T t1 = -q[3] * q[3];
  result[0] = T(2) * ((t8 + t1) * pt[0] + (t6 - t4) * pt[1] + (t3 + t7) * pt[2]) + pt[0];  // NOLINT
  result[1] = T(2) * ((t4 + t6) * pt[0] + (t5 + t1) * pt[1] + (t9 - t2) * pt[2]) + pt[1];  // NOLINT
  result[2] = T(2) * ((t7 - t3) * pt[0] + (t2 + t9) * pt[1] + (t5 + t8) * pt[2]) + pt[2];  // NOLINT
}

改进后

template <typename T> inline
void UnitQuaternionRotatePointEx(const T q[4], const T pt[3], T result[3])
{
    
    
  T uv0 = q[2] * pt[2] - q[3] * pt[1];
  T uv1 = q[3] * pt[0] - q[1] * pt[2];
  T uv2 = q[1] * pt[1] - q[2] * pt[0];
  uv0 += uv0;
  uv1 += uv1;
  uv2 += uv2;
  result[0] = pt[0] + q[0] * uv0;
  result[1] = pt[1] + q[0] * uv1;
  result[2] = pt[2] + q[0] * uv2;
  result[0] += q[2] * uv2 - q[3] * uv1;
  result[1] += q[3] * uv0 - q[1] * uv2;
  result[2] += q[1] * uv1 - q[2] * uv0;
}

效率对比效果

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