如何反转相机矩阵中一个轴的旋转（例如OSG相机视图矩阵）

Question

我是一名有用的助手，可以为您翻译文本。

针对增强现实应用程序，我正在使用一些slam算法来预测我的手机的当前方向。

该算法（LSD-Slam）以SE3李群的形式提供当前姿态（使用Sophus::Sim3f）。如果我理解正确，这种类型包含一个可以解释为相机视图矩阵的矩阵。在初始化之后，例如，矩阵看起来像这样：

1 0 0 0
0 1 0 0
0 0 1 0
0 0 0 1

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

camera->setViewMatrix(matrix);

现在，当我运行代码时，如果我绕Y轴（横滚）或Z轴（偏航）旋转，似乎一切正常。但是当我绕X轴（俯仰）旋转时，我的OSG数字相机似乎与它应该做的完全相反。

例如：想象一个3D模型直接在相机前面。如果我缓慢地将相机向上倾斜（绕X轴），3D模型也会向上移动，而实际上它应该在屏幕底部离开。我尝试用以下图形说明这种行为:

可能有一个非常简单的解决方案，但即使尝试了几个小时，我也无法解决。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:

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

虽然一些尝试已经解决了音高问题，但他们却搞砸了另一个轴...似乎总有至少一个轴是错误的。有人知道我该如何解决这个问题吗？ 我真的很感激任何关于这个问题的提示。

- Christoph Göttert

Answer 1

如果您从库中获得的姿势对应于OpenGL视图矩阵，则可以像您提到的那样将其直接传递给osg相机。

但是，请记住，OSG采用行主矩阵约定（例如参见this post），因此您可能需要在矩阵中切换行/列。

如果这不起作用，我建议您确保Sophus使用的姿势约定（相对于哪个世界坐标系的哪个休息位置旋转）并从头开始重新创建与之相同的变换。

- rickyviking

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谢谢你的回答，交换行/列没有帮助。所以我按照你的建议再次检查了Sophus。我接受了你的答案，但如果有人遇到类似的问题，我会发布自己的答案。 - Christoph Göttert

Answer 2

在重新检查Sophus后，我发现可以单独获得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。有了欧拉角，我能够单独设置每个轴的旋转：

  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

翻转滚动最终起了作用...

- Christoph Göttert