四元数是在力学、航空航天、计算机图形学、视觉处理和其他应用中用于计算旋转的向量。它们由四种元素组成:三种扩展了已知的虚数,一种定义了旋转的大小。四元数通常表示为:
\ [q = w + x \ mathbf{我}+ y \ mathbf {j} + z \ mathbf {k}{哪里}\四\ \四\文本mathbf{我}^ 2 = \ mathbf {j} ^ 2 = \ mathbf {k} ^ 2 = \ mathbf{我}\ mathbf {j} \ mathbf {k} = 1 \]
这种旋转格式比旋转矩阵需要的计算量少。
使用四元数的常见任务包括:
- 四元数、旋转矩阵和方向余弦矩阵之间的转换
- 执行四元数数学,如范数逆和旋转
- 模拟用四元数数学方法建立的预制六自由度(6DoF)模型