离散点(离散序列)曲率计算那点事

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离散点(离散序列)曲率计算那点事

2024-07-12 02:02| 来源: 网络整理| 查看: 265

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 在这里插入图片描述   曲率计算A方案:(三角形外接圆曲率法)   此方法据说在智能车上的应用最早出自东北大学的技术报告(本人未验证),即在一组离散点中选取三点,计算以此三点所围成的三角形的外接圆曲率即可。示意图及公式如下:   个人评价:显然,该方案实现起来较为简单,但三点选取位置可能会对计算结果造成较大影响。

在这里插入图片描述  具体代码可参考:https://www.zhihu.com/question/55058172

曲率计算B方案:(公式法)   学过高数都知道曲率公式吧(贴下面了),另外,离散点的一阶导、二阶导公式想必也没什么难度吧?   在这里插入图片描述         求解一阶导数的公式:y’(i) = (y(i+1)-y(i))/h;  (y(i)处y’(i) = △y(i)/△x(i)) 求解二阶导数的公式:y’’(i) = (y(i+1)+y(i-1)-2*y(i))/h^2; (两处h为△x(i))   个人评价:这种方法实现起来也较为简单,但在计算局部位置曲率时很容易受到毛刺的影响。

曲率计算C方案:(定义法)与B略有区别   根据曲率定义,弧 的切线转角 与该弧长 之比的绝对值称作该弧的平均曲率(摘自百度百科),写成数学公式如下:

                       在这里插入图片描述   其中,高中生应该都知道,某点切线转角 (或者说某直线与x轴夹角)与该点斜率有关,即此处建议用最小二乘计算斜率,否则应是退化成了B中的效果);而弧长 在实际编程时可简化为某一直线段的长度。

如此便可以计算出某点、或是整个曲线段的平均曲率。   个人评价:采用最小二乘拟合较为精确、受干扰较小,但实现较为复杂。  



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