transform-base 0.0.5

欧拉角、旋转矩阵、四元数、角轴、UTM/ENU 及多格式矩阵计算基础库

transform-base

欧拉角、旋转矩阵、四元数、角轴及外参变换基础库，支持多种旋转顺序（XYZ/XZY/YXZ/YZX/ZXY/ZYX），并提供多输入格式解析、矩阵乘法/求逆/比较/方程求解、UTM/ENU 坐标转换的通用 API。

安装

pip install transform-base

功能特性

• 角度归一化：normalize_angle 将角度归一化到 [-180, 180]
• 欧拉角 ↔ 旋转矩阵：支持 6 种旋转顺序（order），默认 ZYX
• 旋转矩阵 ↔ 四元数：[x, y, z, w] 格式
• 旋转矩阵 ↔ 角轴：Rodrigues 公式
• 外参类 ExtrinsicParam：欧拉/旋转矩阵/四元数/角轴多种初始化，齐次矩阵、点变换、复合与逆
• 多格式输入解析：支持旋转矩阵+平移、四元数+平移、欧拉角+平移、4x4 齐次矩阵、JSON/proto/flex 四元数格式
• 矩阵计算：支持统一格式输出、矩阵比较、A = C @ B / A = B @ D 求解
• 地理坐标转换：支持 UTM -> 经纬度、经纬高 -> ENU，以及 TUM UTM 轨迹文件转换为 ENU
• 参考 INS 位姿：使用 PyProj + GRS80 逐记录计算 UTM，支持南北半球、height + geoid_undulation 与 qz * qy * qx

快速开始

from transform_base import (
    normalize_angle,
    standard_euler_to_rotation_matrix,
    rotation_matrix_to_standard_euler,
    ExtrinsicParam,
    parse_transform_input,
    transform_from_input,
    transform_to_all_formats,
    compare_transforms,
    solve_transform_equations,
    convert_tum_utm_rows_to_enu_rows,
    geodetic_pose_to_utm_tum,
    utm_to_latlon,
)

# 欧拉角 -> 旋转矩阵 -> 欧拉角
euler = [10.0, 20.0, 30.0]  # roll, pitch, yaw (度)
R = standard_euler_to_rotation_matrix(*euler, order="ZYX")
euler_back = rotation_matrix_to_standard_euler(R, order="ZYX")

# 外参：欧拉角 + 平移
ext = ExtrinsicParam(euler=[0, 0, 90], translation=[1, 0, 0])
p_out = ext.transform_point([1, 0, 0])
ext_inv = ext.inverse()

# 多格式输入 -> 外参
raw = '''
"translation": {"x": 1, "y": 2, "z": 3},
"rotation": {"qx": 0.0, "qy": 0.0, "qz": 0.70710678, "qw": 0.70710678}
'''
parsed = parse_transform_input(raw, format_name="json_rotation_translation_qxyzw")
ext_from_input = transform_from_input(raw, format_name="json_rotation_translation_qxyzw")
all_formats = transform_to_all_formats(ext_from_input)

# 比较与方程求解
cmp_result = compare_transforms(ext, ext_inv.inverse())
solve_result = solve_transform_equations(ext, ext_from_input)

# UTM / ENU
lat, lon = utm_to_latlon(500000.0, 3450000.0, zone=50)
enu_rows = convert_tum_utm_rows_to_enu_rows([
    "1000.000 500000.000 3450000.000 10.000 0 0 0 1",
    "1001.000 500010.000 3450000.000 10.000 0 0 0 1",
])

pose = geodetic_pose_to_utm_tum(
    lat=22.5096,
    lon=114.0441,
    height=10.0,
    geoid_undulation=1.25,
    roll_deg=10.0,
    pitch_deg=20.0,
    yaw_deg=30.0,
)

版本记录

• 0.0.5：新增 latlon_to_utm_grs80、euler_rz_ry_rx_to_quaternion、geodetic_pose_to_utm_tum，统一参考 INS 程序的 GRS80 UTM、南北半球、姿态和高度计算。
• 0.0.4：新增 geodesy API：utm_to_latlon、latlon_to_enu、convert_tum_utm_rows_to_enu_rows、convert_tum_utm_file_to_enu_file。

依赖

• Python >= 3.10
• numpy >= 1.20
• pyproj >= 3.6
• PyYAML >= 6.0

支持的输入格式

• rotation_matrix_translation
• quaternion_translation
• euler_degree_translation
• homogeneous_matrix_4x4
• json_rotation_translation
• json_rotation_translation_qxyzw
• translation_rotation_quaternion
• rotation_translation_flex

License

MIT