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最小二乘法拟合椭圆附带matlab程序.doc

上传人:a199****6536 文档编号:1362544 上传时间:2024-04-24 格式:DOC 页数:3 大小:24.85KB
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资源描述
最小二乘法拟合椭圆 设平面任意位置椭圆方程为: x2+Axy+By2+Cx+Dy+E=0 设Pixi,yii=1,2,…,N为椭圆轮廓上的NN≥5 个测量点,依据最小二乘原理,所拟合的目标函数为: FA,B,C,D,E=i=1Nxi2+Axiyi+Byi2+Cxi+Dyi+E2 欲使F为最小,需使 ∂F∂A=∂F∂B=∂F∂C=∂F∂D=∂F∂E=0 由此可以得方程: xi2yi2xiyi3xi2yixiyi2xiyixiyi3yi4xiyi2yi3yi2xi2yixiyi2xi3xiyixixiyi2yi3xiyiyi2yi2xiyiyi2xiyiNABCDE=-xi3yixi2yi2 xi3xi2yi xi2 解方程可以得到A,B,C,D,E的值。 根据椭圆的几何知识,可以计算出椭圆的五个参数:位置参数θ,x0,y0以及形状参数a,b。 x0=2BC-ADA2-4B y0=2D-ADA2-4B a=2ACD-BC2-D2+4BE-A2EA2-4BB-A2+1-B2+1 b=2ACD-BC2-D2+4BE-A2EA2-4BB+A2+1-B2+1 θ=tan-1a2-b2Ba2B-b2 附:MATLAB程序 function [semimajor_axis, semiminor_axis, x0, y0, phi] = ellipse_fit(x, y) % % Input: % x —— a vector of x measurements % y ——a vector of y measurements % % Output: %semimajor_axis—— Magnitude of ellipse longer axis %semiminor_axis—— Magnitude of ellipse shorter axis %x0 ——x coordinate of ellipse center %y0 ——y coordinate of ellipse center %phi——Angle of rotation in radians with respect to x-axis % % explain % 2*b'*x*y + c'*y^2 + 2*d'*x + 2*f'*y + g' = -x^2 % M * p = b M = [2*x*y y^2 2*x 2*y ones(size(x))], % p = [b c d e f g] b = -x^2. % p = pseudoinverse(M) * b. x = x(:); y = y(:); %Construct M M = [2*x.*y y.^2 2*x 2*y ones(size(x))]; % Multiply (-X.^2) by pseudoinverse(M) e = M\(-x.^2); %Extract parameters from vector e a = 1; b = e(1); c = e(2); d = e(3); f = e(4); g = e(5); %Use Formulas from Mathworld to find semimajor_axis, semiminor_axis, x0, y0, and phi delta = b^2-a*c; x0 = (c*d - b*f)/delta; y0 = (a*f - b*d)/delta; phi = 0.5 * acot((c-a)/(2*b)); nom = 2 * (a*f^2 + c*d^2 + g*b^2 - 2*b*d*f - a*c*g); s = sqrt(1 + (4*b^2)/(a-c)^2); a_prime = sqrt(nom/(delta* ( (c-a)*s -(c+a)))); b_prime = sqrt(nom/(delta* ( (a-c)*s -(c+a)))); semimajor_axis = max(a_prime, b_prime); semiminor_axis = min(a_prime, b_prime); if (a_prime < b_prime) phi = pi/2 - phi; end 欢迎交流: 邮箱:xlm233111@
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