1 opencv的Mat与Eigen的Matrix相互转换

首先包含这几个头文件，据说Eigen相关的要放在前面。

#include <Eigen/Core>
#include <Eigen/Dense>
#include <opencv2/core/eigen.hpp>
#include <opencv2/opencv.hpp>

1.1 Eigen 转 cv::Mat

关键函数：cv::eigen2cv

Eigen::Matrix<float, 2, 3> matrix_23f;
matrix_23f << 1, 2, 3, 4, 5, 6;
cv::Mat mat_23f;
cv::eigen2cv(matrix_23f, mat_23f);

1.2 cv::Mat 转 Eigen

关键函数：cv::cv2eigen

cv::Mat mat_23f(2, 3, CV_32F); // 也可以不加括号后面的，直接定义 cv::Mat mat_23f;
mat_23f = (cv::Mat_<float>(2, 3) << 1, 2, 3, 4, 5, 6);
Eigen::Matrix<float, 2, 3> matrix_23f;
cv::cv2eigen(mat_23f, matrix_23f);

1.3 float 与 double 互转

在Eigen和opencv中，矩阵的精度是不能隐式转换的，必须显式转换。
eigen：
关键函数：matrix_23f.cast<double>()

Eigen::Matrix<float, 2, 3> matrix_23f;
matrix_23f << 1, 2, 3, 4, 5, 6;
Eigen::Matrix<double, 2, 3> matrix_23d = matrix_23f.cast<double>();

opencv：
关键函数：mat_23f.convertTo(mat_23d, CV_64F)

cv::Mat mat_23f(2, 3, CV_32F);
mat_23f = (cv::Mat_<float>(2, 3) << 1, 2, 3, 4, 5, 6);
cv::Mat mat_23d(2, 3, CV_64F);
mat_23f.convertTo(mat_23d, CV_64F);

2 SE(3)：把cv的旋转矩阵转换为Eigen中旋转矩阵的赋值

今天处理ORBslam的位姿进行点云拼接时碰到了问题
ORBslam获得的位姿旋转矩阵是一个在cv::Mat下定义的4×4的矩阵，需要转换到Eigen下，因为想要使用相应的点云转换函数
因此使用下面的函数进行转换

//把mat类型的旋转矩阵SE(3)转换为Eigen下的SE(3)
Eigen::Isometry3d Mat2Isometry3d(cv::Mat R)
{Eigen::Isometry3d T;{  cout<<"Convert Failed!"<<endl;return Eigen::Isometry3d::Identity();}for(int i=0;i<4;i++)for(int j=0;j<4;j++){T(i,j)=R.at<float>(i,j);  }return T;
}

需要注意的是在这一行T(i,j)=R.at<float>(i,j);

如果把float换成double，就会出现T的值非常的乱，与矩阵R没有任何关系，因此这儿的格式一定要注意

3 ORB-SLAM3 各种类型矩阵变换函数：

Converter.h

#ifndef CONVERTER_H
#define CONVERTER_H#include<opencv2/core/core.hpp>#include<Eigen/Dense>
#include"Thirdparty/g2o/g2o/types/types_six_dof_expmap.h"
#include"Thirdparty/g2o/g2o/types/types_seven_dof_expmap.h"namespace ORB_SLAM3
{class Converter
{
public:static std::vector<cv::Mat> toDescriptorVector(const cv::Mat &Descriptors);static g2o::SE3Quat toSE3Quat(const cv::Mat &cvT);static g2o::SE3Quat toSE3Quat(const g2o::Sim3 &gSim3);static cv::Mat toCvMat(const g2o::SE3Quat &SE3);static cv::Mat toCvMat(const g2o::Sim3 &Sim3);static cv::Mat toCvMat(const Eigen::Matrix<double,4,4> &m);static cv::Mat toCvMat(const Eigen::Matrix3d &m);static cv::Mat toCvMat(const Eigen::Matrix<double,3,1> &m);static cv::Mat toCvMat(const Eigen::MatrixXd &m);static cv::Mat toCvSE3(const Eigen::Matrix<double,3,3> &R, const Eigen::Matrix<double,3,1> &t);static cv::Mat tocvSkewMatrix(const cv::Mat &v);static Eigen::Matrix<double,3,1> toVector3d(const cv::Mat &cvVector);static Eigen::Matrix<double,3,1> toVector3d(const cv::Point3f &cvPoint);static Eigen::Matrix<double,3,3> toMatrix3d(const cv::Mat &cvMat3);static Eigen::Matrix<double,4,4> toMatrix4d(const cv::Mat &cvMat4);//john updatestatic Eigen::Matrix<float,3,3> toMatrix3f(const cv::Mat &cvMat3);static Eigen::Matrix<float,4,4> toMatrix4f(const cv::Mat &cvMat4);static std::vector<float> toQuaternion(const cv::Mat &M);static bool isRotationMatrix(const cv::Mat &R);static std::vector<float> toEuler(const cv::Mat &R);};}// namespace ORB_SLAM#endif // CONVERTER_H

Converter.cpp

#include "Converter.h"namespace ORB_SLAM3
{std::vector<cv::Mat> Converter::toDescriptorVector(const cv::Mat &Descriptors)
{std::vector<cv::Mat> vDesc;vDesc.reserve(Descriptors.rows);for (int j=0;j<Descriptors.rows;j++)vDesc.push_back(Descriptors.row(j));return vDesc;
}g2o::SE3Quat Converter::toSE3Quat(const cv::Mat &cvT)
{Eigen::Matrix<double,3,3> R;R << cvT.at<float>(0,0), cvT.at<float>(0,1), cvT.at<float>(0,2),cvT.at<float>(1,0), cvT.at<float>(1,1), cvT.at<float>(1,2),cvT.at<float>(2,0), cvT.at<float>(2,1), cvT.at<float>(2,2);Eigen::Matrix<double,3,1> t(cvT.at<float>(0,3), cvT.at<float>(1,3), cvT.at<float>(2,3));return g2o::SE3Quat(R,t);
}cv::Mat Converter::toCvMat(const g2o::SE3Quat &SE3)
{Eigen::Matrix<double,4,4> eigMat = SE3.to_homogeneous_matrix();return toCvMat(eigMat);
}cv::Mat Converter::toCvMat(const g2o::Sim3 &Sim3)
{Eigen::Matrix3d eigR = Sim3.rotation().toRotationMatrix();Eigen::Vector3d eigt = Sim3.translation();double s = Sim3.scale();return toCvSE3(s*eigR,eigt);
}cv::Mat Converter::toCvMat(const Eigen::Matrix<double,4,4> &m)
{cv::Mat cvMat(4,4,CV_32F);for(int i=0;i<4;i++)for(int j=0; j<4; j++)cvMat.at<float>(i,j)=m(i,j);return cvMat.clone();
}cv::Mat Converter::toCvMat(const Eigen::Matrix3d &m)
{cv::Mat cvMat(3,3,CV_32F);for(int i=0;i<3;i++)for(int j=0; j<3; j++)cvMat.at<float>(i,j)=m(i,j);return cvMat.clone();
}cv::Mat Converter::toCvMat(const Eigen::MatrixXd &m)
{cv::Mat cvMat(m.rows(),m.cols(),CV_32F);for(int i=0;i<m.rows();i++)for(int j=0; j<m.cols(); j++)cvMat.at<float>(i,j)=m(i,j);return cvMat.clone();
}cv::Mat Converter::toCvMat(const Eigen::Matrix<double,3,1> &m)
{cv::Mat cvMat(3,1,CV_32F);for(int i=0;i<3;i++)cvMat.at<float>(i)=m(i);return cvMat.clone();
}cv::Mat Converter::toCvSE3(const Eigen::Matrix<double,3,3> &R, const Eigen::Matrix<double,3,1> &t)
{cv::Mat cvMat = cv::Mat::eye(4,4,CV_32F);for(int i=0;i<3;i++){for(int j=0;j<3;j++){cvMat.at<float>(i,j)=R(i,j);}}for(int i=0;i<3;i++){cvMat.at<float>(i,3)=t(i);}return cvMat.clone();
}Eigen::Matrix<double,3,1> Converter::toVector3d(const cv::Mat &cvVector)
{Eigen::Matrix<double,3,1> v;v << cvVector.at<float>(0), cvVector.at<float>(1), cvVector.at<float>(2);return v;
}Eigen::Matrix<double,3,1> Converter::toVector3d(const cv::Point3f &cvPoint)
{Eigen::Matrix<double,3,1> v;v << cvPoint.x, cvPoint.y, cvPoint.z;return v;
}Eigen::Matrix<double,3,3> Converter::toMatrix3d(const cv::Mat &cvMat3)
{Eigen::Matrix<double,3,3> M;M << cvMat3.at<float>(0,0), cvMat3.at<float>(0,1), cvMat3.at<float>(0,2),cvMat3.at<float>(1,0), cvMat3.at<float>(1,1), cvMat3.at<float>(1,2),cvMat3.at<float>(2,0), cvMat3.at<float>(2,1), cvMat3.at<float>(2,2);return M;
}//john update 2021-03-31
Eigen::Matrix<float,3,3> Converter::toMatrix3f(const cv::Mat &cvMat3)
{Eigen::Matrix<float,3,3> M;M << cvMat3.at<float>(0,0), cvMat3.at<float>(0,1), cvMat3.at<float>(0,2),cvMat3.at<float>(1,0), cvMat3.at<float>(1,1), cvMat3.at<float>(1,2),cvMat3.at<float>(2,0), cvMat3.at<float>(2,1), cvMat3.at<float>(2,2);return M;
}Eigen::Matrix<double,4,4> Converter::toMatrix4d(const cv::Mat &cvMat4)
{Eigen::Matrix<double,4,4> M;M << cvMat4.at<float>(0,0), cvMat4.at<float>(0,1), cvMat4.at<float>(0,2), cvMat4.at<float>(0,3),cvMat4.at<float>(1,0), cvMat4.at<float>(1,1), cvMat4.at<float>(1,2), cvMat4.at<float>(1,3),cvMat4.at<float>(2,0), cvMat4.at<float>(2,1), cvMat4.at<float>(2,2), cvMat4.at<float>(2,3),cvMat4.at<float>(3,0), cvMat4.at<float>(3,1), cvMat4.at<float>(3,2), cvMat4.at<float>(3,3);return M;
}//john update 2021-03-31
Eigen::Matrix<float,4,4> Converter::toMatrix4f(const cv::Mat &cvMat4)
{Eigen::Matrix<float,4,4> M;M << cvMat4.at<float>(0,0), cvMat4.at<float>(0,1), cvMat4.at<float>(0,2), cvMat4.at<float>(0,3),cvMat4.at<float>(1,0), cvMat4.at<float>(1,1), cvMat4.at<float>(1,2), cvMat4.at<float>(1,3),cvMat4.at<float>(2,0), cvMat4.at<float>(2,1), cvMat4.at<float>(2,2), cvMat4.at<float>(2,3),cvMat4.at<float>(3,0), cvMat4.at<float>(3,1), cvMat4.at<float>(3,2), cvMat4.at<float>(3,3);return M;
}std::vector<float> Converter::toQuaternion(const cv::Mat &M)
{Eigen::Matrix<double,3,3> eigMat = toMatrix3d(M);Eigen::Quaterniond q(eigMat);std::vector<float> v(4);v[0] = q.x();v[1] = q.y();v[2] = q.z();v[3] = q.w();return v;
}cv::Mat Converter::tocvSkewMatrix(const cv::Mat &v)
{return (cv::Mat_<float>(3,3) <<             0, -v.at<float>(2), v.at<float>(1),v.at<float>(2),               0,-v.at<float>(0),-v.at<float>(1),  v.at<float>(0),              0);
}bool Converter::isRotationMatrix(const cv::Mat &R)
{cv::Mat Rt;cv::transpose(R, Rt);cv::Mat shouldBeIdentity = Rt * R;cv::Mat I = cv::Mat::eye(3,3, shouldBeIdentity.type());return  cv::norm(I, shouldBeIdentity) < 1e-6;}std::vector<float> Converter::toEuler(const cv::Mat &R)
{assert(isRotationMatrix(R));float sy = sqrt(R.at<float>(0,0) * R.at<float>(0,0) +  R.at<float>(1,0) * R.at<float>(1,0) );bool singular = sy < 1e-6; // Iffloat x, y, z;if (!singular){x = atan2(R.at<float>(2,1) , R.at<float>(2,2));y = atan2(-R.at<float>(2,0), sy);z = atan2(R.at<float>(1,0), R.at<float>(0,0));}else{x = atan2(-R.at<float>(1,2), R.at<float>(1,1));y = atan2(-R.at<float>(2,0), sy);z = 0;}std::vector<float> v_euler(3);v_euler[0] = x;v_euler[1] = y;v_euler[2] = z;return v_euler;
}} //namespace ORB_SLAM

参考：
https://blog.csdn.net/weixin_42587961/article/details/94446580

https://blog.csdn.net/jqw11/article/details/97777524

https://humfrey.blog.csdn.net/article/details/107387479

https://blog.csdn.net/qq_34122731/article/details/91467938

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