最小二乘法拟合椭圆附带matlab程序

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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);
% 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
最小二乘法拟合椭圆
设平面任意位置椭圆方程为:
设 为椭圆轮廓上的N 个测量点,依据最小二乘原理,所拟合的目标函数为:
欲使F为最小,需使
由此可以得方程:ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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 以及形状参数 。
附:MATLAB程序
function[semimajor_axis, semiminor_axis, x0, y0, phi] = ellipse_fit(x, y)
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);
%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
%
% 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
% M * p = bM = [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.*yy.^22*x2*yones(size(x))];
if(a_prime < b_prime)
phi = pi/2 - phi;
end
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