李群與李代數


slam里面用它來求解一個最小二乘問題:

這里的T是變換矩陣,也就是所謂的位姿,qi.pi分別是特征匹配后對應的點,每個點分別是一個三維向量,它們是已知的。所以這是一個關於T的函數。我們是想找到這樣的T,來使u這個函數最小。
首先(1)T有六個自由度,分別是nx,ny ,theta,tx,ty,tz.所以希望有一個六維空間來表示它。
(2)其次T對乘法封閉,及兩個變換矩陣相乘,還是變換矩陣,而對加法不封閉,即,兩個矩陣相加就不是變換矩陣了。


1.群
群,就是一個集合,加一個運算,滿足幾個性質。這幾個性質為封閉性,結合性,有幺元,可逆。諧音“鳳姐咬你”。G=(V,.)
我們關注的群:
SO(3)
也成特殊正交群,正交是因為它的逆矩陣就是它的轉置,特殊是因為它的行列式為1,簡單來說就是旋轉矩陣構成的群
 
 
SE(3)
也就是變換矩陣構成的群
李群是群的一種,它的特殊之處就是它在實數空間上連續。這里的SO(3),SE(3)都是李群。
2.SO(3)
 

 

弄錯了,這里的反對稱矩真指的是 ,因為它是反對稱矩陣,它的對角線元素全為0,只有三個自由度,用三個變量就可以描述了,所以用一個三維向量來表示它。還定義了一個運算符
 

 
 所以每對旋轉矩陣求一次導數,就左乘一個fai矩陣就可以了。所以
這里的R(t)就是R(t).
所以我們要想求旋轉矩陣的話,需要知道R初值,如何求fai,exp()的表達式又是什么呢?
3.李代數so(3),se(3)
李代數其實就是由上面說的fai構成的,所以他說李代數定義在李群的正切空間上也是對的。
李代數此李群多了一個數域R。李代數里面的運算稱為李括號。它滿足以下四個性質:
其實自反性很好理解,就是它自己就是它的相反數,在一起運算就為0.但雅克比等價不太好理解。
3.1 so(3)
運算為
我覺得這里面寫錯了,里面應該是大fai1,大fai2.
它滿足之前的那些性質。
可以說so(3)是由小fai構成的。李代數so(3),李群,SO(3)
 
小fai有一些性質,在指數映射里用的到,
 

3.2指數映射
指數映射可以進行泰勒展開,用泰勒展開的性質可以求出exp()的表達形式
由於ϕ是三維向量,我們可以定義它的模長和它的方向,分別記作θa

指數映射就是所謂的羅德里格斯公式。有了指數映射格式,就可把李代數so(3)里面的3維向量fai映射成李群SO(3)里的旋轉矩陣R。
指數映射是一個滿射,就是說,每個旋轉矩陣R都有對應的fai,而幾個fai可能對應一個旋轉矩陣R
3.3 se(3)
T有六個自由度,所以對應的se(3)應該是一個六維向量。
原來的運算符倒<也不再是一個反對稱關系。
 
 


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