matlab练习程序(扩展曲线边界)
这里有这样一个问题,比如我们有一条曲线,要求出曲线的左右一定范围的边界。
方法是:
1. 取曲线前后帧局部点对,计算点对得到的直线方程L1。
2. 点法式计算垂直于L1的直线L2。
3. 根据拓展半径d以点对中后一个点画圆,计算圆和L2的交点。
4. 连接所有交点得到曲线的边界。
matlab代码如下:
clear all; close all; clc; d=10; t = 1:0.1:20; x = 80*t - 5*t.*sin(t) ; y = t.^2 + cos(t); plot(x,y) hold on; line1=[]; line2=[]; for i=2:length(t) k = (y(i)-y(i-1))/(x(i)-x(i-1)); k1 = -1/k; b1 = y(i)-k1*x(i); tmp = sqrt(-b1^2 + d^2 + d^2*k1^2 - 2*b1*k1*x(i) - k1^2*x(i)^2 + 2*b1*y(i) + 2*k1*x(i)*y(i) - y(i)^2); x1 = (-b1*k1 + x(i) + k1*y(i) - tmp)/(1 + k1^2); y1 = b1 - (b1*k1^2)/(1 + k1^2) + (k1*x(i))/(1 + k1^2) + (k1^2*y(i))/(1 + k1^2) - (k1*tmp)/(1 + k1^2); x2 = (-b1*k1 + x(i) + k1*y(i) + tmp)/(1 + k1^2); y2 = b1 - (b1*k1^2)/(1 + k1^2) + (k1*x(i))/(1 + k1^2) + (k1^2*y(i))/(1 + k1^2) + (k1*tmp)/(1 + k1^2); line1=[line1;x1 y1]; line2=[line2;x2 y2]; end plot(line1(:,1),line1(:,2),'r'); plot(line2(:,1),line2(:,2),'r'); axis equal
结果如下:
半径10米的结果:
半径50米的结果:
可以看出半径大的时候在曲线曲率大的地方会形成毛刺,要解决毛刺问题其实可以先求得中心曲线的方程,再用上述方法得到边界离散点,最后用最小二乘以曲线的模型对离散点进行拟合。
应该就可以解决毛刺了,我这里就不实验了,应该是可以的。
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上面的方法又是求圆的又是解方程的,似乎很麻烦,下面再提供一种方法。
首先根据路径前后点计算航向角。
然后利用航向角将当前点坐标转换为航向角为0的坐标系,这样就能直接对y方向做加减操作了。
将转换后的点y方向加减两个数,就能得到扩展后的边界。
将扩展后的边界再通过航向角转回原坐标系即可。
matlab代码如下:
clear all;close all;clc; x = 0:0.1:10; y = cos(x./5); yaw = atan2(diff(y),diff(x)); yaw = [yaw yaw(end)]; plot(x,y,'r.') hold on; for i=1:length(x) R = [cos(yaw(i)) -sin(yaw(i));sin(yaw(i)) cos(yaw(i))]; newx = x(i); newy = y(i); newp = [newx newy]*R; p1 = [newp(1,1) newp(1,2)+0.5]*inv(R); p2 = [newp(1,1) newp(1,2)-0.5]*inv(R); plot(p1(1),p1(2),'m.') plot(p2(1),p2(2),'m.') end
axis equal;
结果如下: