Robotics and computer vision problems commonly require handling rigid-body motions comprising translation and rotation - together referred to as pose. In some situations, a vectorial parameterization of pose can be useful, where elements of a vector space are surjectively mapped to a matrix Lie group. For example, these vectorial representations can be employed for optimization as well as uncertainty representation on groups. The most common mapping is the matrix exponential, which maps elements of a Lie algebra onto the associated Lie group. However, this choice is not unique. It has been previously shown how to characterize all such vectorial parameterizations for SO(3), the group of rotations. Some results are also known for the group of poses (translation and rotation), where it is possible to build a family of vectorial mappings that includes the matrix exponential as well as the Cayley transformation. We extend what is known for these pose mappings to the 4 x 4 representation common in robotics, and also demonstrate three different examples of the proposed pose mappings: (i) pose interpolation, (ii) pose servoing control, and (iii) pose estimation in a pointcloud alignment problem. In the pointcloud alignment problem our results lead to a new algorithm based on the Cayley transformation, which we call CayPer.


翻译:机器人和计算机视觉问题通常需要处理由翻译和旋转组成的僵硬体动作,这些动作被统称为构成。在某些情况下,表面的矢量参数化可能是有用的,因为向量空间的元素被向导映射到一个矩阵 Lie 组。例如,这些矢量表示方式可以用于优化和群体的不确定性代表。最常见的映射是矩阵指数式,该指数式将利代数的元素映射到相联的利伊组上。然而,这一选择并不是独一无二的。先前已经展示了如何为SO(3),即旋转组确定所有这样的向量参数化特征。有些结果对于成型组(翻译和旋转)也是已知的。在这个组中,可以建立一个包含矩阵指数和Cayley变形的矢量绘图组合。我们所知道的构成映射图的四x4代表点分布在机器人组中,并且还展示了三个不同的配置图示示例:(一) 构成内插, (二) 构成振动控制,以及(三) 以点数组合组合(c) 显示一个方向调整结果的估算结果,以C为基础。

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