如何使用 NumPy 计算角度？

Question

我有 x 和 y 像素坐标用于计算角度。最初我使用 math.atan2 方法，但它给了我一些问题，因为我将数据作为 array 传递。所以现在我正在使用下面的代码，但返回的值不在预期的度数范围内。我做错了什么？

angle1 = np.arctan2(angle1_x, angle1_y)
angle2 = np.arctan2(angle2_x, angle2_y)
degrees = np.degrees(angle1 - angle2)

Answer 1

您似乎在尝试求 (x1, y1) 和 (x2, y2) 两点之间的角度。对于初学者，如评论中所述，您的论点是错误的。但即便如此，您当前的解决方案也无法真正发挥作用。

angle1 和 angle2 可以在 [-pi, pi] 范围内的任何地方所以我们假设它们是 pi 和 -pi（尽管它们代表相同值，这是可能的，因为 0.0 和 -0.0 是不同的浮点数）。

这给出了 2*pi 的 'difference'，这不是您想要的。如果我们将它们调换一下，它将是 -2*pi。所以我们的值现在在 [-2*pi, 2*pi] 范围内，这意味着同一个答案可以由多个值表示。我们如何解决这个问题？通过

angle_difference = (angle2 - angle1) % np.pi  # range == [0, 2*pi)

您需要做更多的工作才能进入范围 [-pi, pi]。

angle_difference = angle_difference if angle_difference < np.pi else -2*np.pi + angle_difference

还有一种方式：https://math.stackexchange.com/questions/227014/find-the-angle-between-two-vectors

import numpy as np
from numpy.linalg import norm

v1 = np.array([x1, y1])
v2 = np.array([x2, y2])

angle_difference = np.arccos((v1 @ v2) / (norm(v1) * norm(v2)))  # in range [0, pi]

然而，由于这是对称的，因此不会给出角度的方向的指示。

如何使用 NumPy 计算角度？

How to compute angle using NumPy?

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