week51 坐标变换与坐标系变换

坐标转换是一个坐标在不同坐标系下的表示，而坐标系转换不同坐标系的相对位姿关系。

TF介绍
TF(TransForm)，就是坐标转换，包括了位置和姿态两个方面的变换。注意区分坐标转换和坐标系转换。

坐标转换是一个坐标在不同坐标系下的表示，而坐标系转换不同坐标系的相对位姿关系。

ROS中机器人模型包含大量的部件，每一个部件统称之为link（比如手部、头部、某个关节、某个连杆）,每一个link上面对应着一个frame（坐标系）, 用frame表示该部件的坐标系，frame和link是绑定在一起的。

TF是一个通俗的名称，实际上它有很多含义：

可以被当做是一种标准规范，这套标准定义了坐标转换的数据格式和数据结构．tf本质是树状的数据结构，即"tf tree"。
tf也可以看成是一个话题/tf，话题中的消息保存的就是tf tree的数据结构格式。维护了整个机器人的甚至是地图的坐标转换关系。维持并更新机器人整个坐标系的话题是/tf，/tf话题表示的内容是整个机器人的tf树，而非仅仅是某两个坐标系的转换关系，这样的话，/tf话题是需要很多的节点来维护的，每一个节点维护两个frame之间的关系。
tf还可以看成是一个package,它当中包含了很多的工具．比如可视化，查看关节间的tf,debug tf等等．
tf含有一部分的API接口，用来节点程序中的编程。TF对发布器与订阅器进行了封装，使开发者通过TF的接口更加简单地建立对TF树中某些坐标系转换关系的维护与订阅。
tf是一个树状结构，维护坐标系之间的关系，靠话题通信机制来持续地发布不同link之间的坐标关系。作为树状结构，要保证父子坐标系都有某个节点在持续地发布他们之间的位姿关系，才能使树状结构保持完整。只有父子坐标系的位姿关系能被正确的发布，才能保证任意两个frame之间的连通。

如果出现某一环节的断裂，就会引发error系统报错．所以完整的tf tree不能有任何断层的地方，这样我们才能查清楚任意两个frame之间的关系。

每两个相邻frame之间靠节点发布它们之间的位姿关系，这种节点称为broadcaster。broadcaster就是一个发布器publisher,如果两个frame之间发生了相对运动，broadcaster就会发布相关消息。

TF的原理
TF树的结构
TF库的目的是实现系统中任一个点在所有坐标系之间的坐标变换。也就是说，只要给定一个坐标系下的一个点的坐标，就能获得这个点在其他任意坐标系的坐标。
为了更合理、更高效地表示任意坐标系的变换关系。TF使用多层多叉树的形式来描述这个这个ROS系统的坐标系，树中的每一个节点都是一个坐标系。TF树的特点是每个节点只要一个父节点，即采用每个坐标系都有一个父坐标系，可以有多个子坐标系的原则。