Python利用numpy和scipy根据欧拉角计算旋转矩阵

晚来风

发布时间：2026-10-12| 4人浏览过

原创

本文介绍如何使用Python中的numpy和scipy库，根据给定的欧拉角（旋转轴及弧度）计算对应的旋转矩阵。通过示例代码展示如何定义旋转轴与角度，并利用矩阵指数函数生成旋转矩阵，最后结合原始坐标计算旋转后的新坐标。

借助numpy和scipy库，可以便捷地依据欧拉角推导出旋转矩阵。在此语境下，旋转轴的概念可类比于四元数中的旋转轴进行理解。

  import numpy as np
  import scipy.linalg as linalg
  import math
  #参数分别是旋转轴和旋转弧度值
  def rotate_mat(self, axis, radian):
    rot_matrix = linalg.expm(np.cross(np.eye(3), axis / linalg.norm(axis) * radian))

  axis_x, axis_y, axis_z = [1,0,0], [0,1,0], [0, 0, 1]#分别是x,y和z轴,也可以自定义旋转轴
  yaw = 0.7854 #pi/4
  rot_matrix = rotate_mat(axis_z, yaw)#绕Z轴旋转pi/4

在获取旋转矩阵之后，将其与原始坐标数据结合，直接调用np.dot函数即可计算出旋转前后的坐标变换结果。