如何反转相机矩阵中一个轴的旋转（例如 OSG CameraViewMatrix）

Question

对于增强现实应用程序，我正在使用一些 slam 算法来预测我手机的当前方向 phone。

算法（LSD-Slam) supplies the current pose in form of a SE3 lie group (using Sophus::Sim3f）。如果我做对了，这个类型包含一个矩阵，可以解释为相机的 Viewmatrix。初始化后，例如矩阵如下所示：

为了可视化 3D 内容，我使用了 OpenSceneGraph。幸运的是，在 OSG 中，您可以直接使用视图矩阵设置相机位置：

camera->setViewMatrix(matrix);

现在，当我运行绕 Y（滚动）或 Z（偏航）旋转时，代码似乎工作正常。但是当我围绕 X（俯仰）旋转时，我在 OSG 中的数码相机似乎与它应该做的完全相反。

例如：想象一个 3D 模型正对着相机。如果我然后慢慢向上倾斜相机（大约 X），3D 模型也会向上移动，而它实际上应该在底部离开屏幕。我试图用下图来说明这种行为：

可能有一个非常简单的解决方案，但即使经过数小时的尝试我也无法修复。如果我理解正确，第一列代表围绕某个轴的旋转，所以我尝试反转单个向量，例如这样做了：

u u u 0       -u u u 0          -u -u -u 0
v v v 0   =>  -v v v 0   ...     v v v 0 
n n n 0       -n n n 0           n n n 0
0 0 0 1        0 0 0 1           0 0 0 1

虽然有些尝试确实解决了 Pitch-Issue，但他们随后弄乱了另一个轴。至少似乎总是有一个轴是错误的。 有人知道我该如何解决这个问题吗？我非常感谢关于这个问题的任何提示。

Answer 1

如果你从库中得到的姿势对应于 OpenGL 视图矩阵，你应该能够像你提到的那样将它直接传递给 osg 相机。

但是，请记住 OSG 采用 row-major 矩阵约定（参见示例 this post）因此您可能需要切换 row/columns 在你的矩阵中。

如果这不起作用，我建议您确定 Sophus 使用的姿势约定（哪个旋转相对于世界坐标中的哪个静止位置）并重新创建同样的转换是osg从零开始。

Answer 2

再次检查Sophus后，我发现我可以分别得到旋转矩阵和平移向量。使用 this post 我将旋转矩阵转换为欧拉角。使用欧拉角，我可以分别设置每个轴的旋转：

  rotationMatrix.makeRotate(
  osg::DegreesToRadians(-angleZ), osg::Vec3(0,1,0), // roll
  osg::DegreesToRadians(angleX), osg::Vec3(1,0,0) , // pitch
  osg::DegreesToRadians(angleY), osg::Vec3(0,0,1) ); // heading

倒转终于成功了...

如何反转相机矩阵中一个轴的旋转（例如 OSG CameraViewMatrix）

How to invert the Rotation of one Axis in a Camera Matrix (e.g. OSG CameraViewMatrix)

3d

augmented-reality

openscenegraph

slam

camera-matrix