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root/group/trunk/OOPSE-2.0/src/math/SquareMatrix3.hpp
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Comparing trunk/OOPSE-2.0/src/math/SquareMatrix3.hpp (file contents):
Revision 1606 by tim, Tue Oct 19 23:01:03 2004 UTC vs.
Revision 1616 by tim, Wed Oct 20 18:07:08 2004 UTC

# Line 29 | Line 29
29   * @date 10/11/2004
30   * @version 1.0
31   */
32 < #ifndef MATH_SQUAREMATRIX3_HPP
32 > #ifndef MATH_SQUAREMATRIX3_HPP
33   #define  MATH_SQUAREMATRIX3_HPP
34  
35   #include "Quaternion.hpp"
# Line 275 | Line 275 | namespace oopse {
275                  m /= det;
276                  return m;
277              }
278 <
279 <            void diagonalize(SquareMatrix3<Real>& a, Vector3<Real>& w, SquareMatrix3<Real>& v) {
280 <                int i,j,k,maxI;
281 <                Real tmp, maxVal;
282 <                Vector3<Real> v_maxI, v_k, v_j;
278 >            /**
279 >             * Extract the eigenvalues and eigenvectors from a 3x3 matrix.
280 >             * The eigenvectors (the columns of V) will be normalized.
281 >             * The eigenvectors are aligned optimally with the x, y, and z
282 >             * axes respectively.
283 >             * @param a symmetric matrix whose eigenvectors are to be computed. On return, the matrix is
284 >             *     overwritten            
285 >             * @param w will contain the eigenvalues of the matrix On return of this function
286 >             * @param v the columns of this matrix will contain the eigenvectors. The eigenvectors are
287 >             *    normalized and mutually orthogonal.              
288 >             * @warning a will be overwritten
289 >             */
290 >            static void diagonalize(SquareMatrix3<Real>& a, Vector3<Real>& w, SquareMatrix3<Real>& v);
291 >    };
292 > /*=========================================================================
293  
294 <                // diagonalize using Jacobi
295 <                jacobi(a, w, v);
294 >  Program:   Visualization Toolkit
295 >  Module:    $RCSfile: SquareMatrix3.hpp,v $
296  
297 <                // if all the eigenvalues are the same, return identity matrix
298 <                if (w[0] == w[1] && w[0] == w[2] ) {
299 <                      v = SquareMatrix3<Real>::identity();
300 <                      return;
301 <                }
302 <
303 <                // transpose temporarily, it makes it easier to sort the eigenvectors
294 <                v = v.transpose();
295 <                
296 <                // if two eigenvalues are the same, re-orthogonalize to optimally line
297 <                // up the eigenvectors with the x, y, and z axes
298 <                for (i = 0; i < 3; i++) {
299 <                    if (w((i+1)%3) == w((i+2)%3)) {// two eigenvalues are the same
300 <                    // find maximum element of the independant eigenvector
301 <                    maxVal = fabs(v(i, 0));
302 <                    maxI = 0;
303 <                    for (j = 1; j < 3; j++) {
304 <                        if (maxVal < (tmp = fabs(v(i, j)))){
305 <                            maxVal = tmp;
306 <                            maxI = j;
307 <                        }
308 <                    }
309 <                    
310 <                    // swap the eigenvector into its proper position
311 <                    if (maxI != i) {
312 <                        tmp = w(maxI);
313 <                        w(maxI) = w(i);
314 <                        w(i) = tmp;
297 >  Copyright (c) Ken Martin, Will Schroeder, Bill Lorensen
298 >  All rights reserved.
299 >  See Copyright.txt or http://www.kitware.com/Copyright.htm for details.
300 >
301 >     This software is distributed WITHOUT ANY WARRANTY; without even
302 >     the implied warranty of MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR
303 >     PURPOSE.  See the above copyright notice for more information.
304  
305 <                        v.swapRow(i, maxI);
306 <                    }
307 <                    // maximum element of eigenvector should be positive
308 <                    if (v(maxI, maxI) < 0) {
309 <                        v(maxI, 0) = -v(maxI, 0);
310 <                        v(maxI, 1) = -v(maxI, 1);
311 <                        v(maxI, 2) = -v(maxI, 2);
323 <                    }
305 > =========================================================================*/
306 >    template<typename Real>
307 >    void SquareMatrix3<Real>::diagonalize(SquareMatrix3<Real>& a, Vector3<Real>& w,
308 >                                                                           SquareMatrix3<Real>& v) {
309 >        int i,j,k,maxI;
310 >        Real tmp, maxVal;
311 >        Vector3<Real> v_maxI, v_k, v_j;
312  
313 <                    // re-orthogonalize the other two eigenvectors
314 <                    j = (maxI+1)%3;
315 <                    k = (maxI+2)%3;
313 >        // diagonalize using Jacobi
314 >        jacobi(a, w, v);
315 >        // if all the eigenvalues are the same, return identity matrix
316 >        if (w[0] == w[1] && w[0] == w[2] ) {
317 >              v = SquareMatrix3<Real>::identity();
318 >              return;
319 >        }
320  
321 <                    v(j, 0) = 0.0;
322 <                    v(j, 1) = 0.0;
323 <                    v(j, 2) = 0.0;
324 <                    v(j, j) = 1.0;
321 >        // transpose temporarily, it makes it easier to sort the eigenvectors
322 >        v = v.transpose();
323 >        
324 >        // if two eigenvalues are the same, re-orthogonalize to optimally line
325 >        // up the eigenvectors with the x, y, and z axes
326 >        for (i = 0; i < 3; i++) {
327 >            if (w((i+1)%3) == w((i+2)%3)) {// two eigenvalues are the same
328 >            // find maximum element of the independant eigenvector
329 >            maxVal = fabs(v(i, 0));
330 >            maxI = 0;
331 >            for (j = 1; j < 3; j++) {
332 >                if (maxVal < (tmp = fabs(v(i, j)))){
333 >                    maxVal = tmp;
334 >                    maxI = j;
335 >                }
336 >            }
337 >            
338 >            // swap the eigenvector into its proper position
339 >            if (maxI != i) {
340 >                tmp = w(maxI);
341 >                w(maxI) = w(i);
342 >                w(i) = tmp;
343  
344 <                    /** @todo */
345 <                    v_maxI = v.getRow(maxI);
346 <                    v_j = v.getRow(j);
347 <                    v_k = cross(v_maxI, v_j);
348 <                    v_k.normalize();
349 <                    v_j = cross(v_k, v_maxI);
350 <                    v.setRow(j, v_j);
351 <                    v.setRow(k, v_k);
344 >                v.swapRow(i, maxI);
345 >            }
346 >            // maximum element of eigenvector should be positive
347 >            if (v(maxI, maxI) < 0) {
348 >                v(maxI, 0) = -v(maxI, 0);
349 >                v(maxI, 1) = -v(maxI, 1);
350 >                v(maxI, 2) = -v(maxI, 2);
351 >            }
352 >
353 >            // re-orthogonalize the other two eigenvectors
354 >            j = (maxI+1)%3;
355 >            k = (maxI+2)%3;
356  
357 +            v(j, 0) = 0.0;
358 +            v(j, 1) = 0.0;
359 +            v(j, 2) = 0.0;
360 +            v(j, j) = 1.0;
361  
362 <                    // transpose vectors back to columns
363 <                    v = v.transpose();
364 <                    return;
365 <                    }
366 <                }
362 >            /** @todo */
363 >            v_maxI = v.getRow(maxI);
364 >            v_j = v.getRow(j);
365 >            v_k = cross(v_maxI, v_j);
366 >            v_k.normalize();
367 >            v_j = cross(v_k, v_maxI);
368 >            v.setRow(j, v_j);
369 >            v.setRow(k, v_k);
370  
350                // the three eigenvalues are different, just sort the eigenvectors
351                // to align them with the x, y, and z axes
371  
372 <                // find the vector with the largest x element, make that vector
373 <                // the first vector
374 <                maxVal = fabs(v(0, 0));
375 <                maxI = 0;
376 <                for (i = 1; i < 3; i++) {
358 <                    if (maxVal < (tmp = fabs(v(i, 0)))) {
359 <                        maxVal = tmp;
360 <                        maxI = i;
361 <                    }
362 <                }
372 >            // transpose vectors back to columns
373 >            v = v.transpose();
374 >            return;
375 >            }
376 >        }
377  
378 <                // swap eigenvalue and eigenvector
379 <                if (maxI != 0) {
366 <                    tmp = w(maxI);
367 <                    w(maxI) = w(0);
368 <                    w(0) = tmp;
369 <                    v.swapRow(maxI, 0);
370 <                }
371 <                // do the same for the y element
372 <                if (fabs(v(1, 1)) < fabs(v(2, 1))) {
373 <                    tmp = w(2);
374 <                    w(2) = w(1);
375 <                    w(1) = tmp;
376 <                    v.swapRow(2, 1);
377 <                }
378 >        // the three eigenvalues are different, just sort the eigenvectors
379 >        // to align them with the x, y, and z axes
380  
381 <                // ensure that the sign of the eigenvectors is correct
382 <                for (i = 0; i < 2; i++) {
383 <                    if (v(i, i) < 0) {
384 <                        v(i, 0) = -v(i, 0);
385 <                        v(i, 1) = -v(i, 1);
386 <                        v(i, 2) = -v(i, 2);
387 <                    }
388 <                }
381 >        // find the vector with the largest x element, make that vector
382 >        // the first vector
383 >        maxVal = fabs(v(0, 0));
384 >        maxI = 0;
385 >        for (i = 1; i < 3; i++) {
386 >            if (maxVal < (tmp = fabs(v(i, 0)))) {
387 >                maxVal = tmp;
388 >                maxI = i;
389 >            }
390 >        }
391  
392 <                // set sign of final eigenvector to ensure that determinant is positive
393 <                if (v.determinant() < 0) {
394 <                    v(2, 0) = -v(2, 0);
395 <                    v(2, 1) = -v(2, 1);
396 <                    v(2, 2) = -v(2, 2);
397 <                }
392 >        // swap eigenvalue and eigenvector
393 >        if (maxI != 0) {
394 >            tmp = w(maxI);
395 >            w(maxI) = w(0);
396 >            w(0) = tmp;
397 >            v.swapRow(maxI, 0);
398 >        }
399 >        // do the same for the y element
400 >        if (fabs(v(1, 1)) < fabs(v(2, 1))) {
401 >            tmp = w(2);
402 >            w(2) = w(1);
403 >            w(1) = tmp;
404 >            v.swapRow(2, 1);
405 >        }
406  
407 <                // transpose the eigenvectors back again
408 <                v = v.transpose();
409 <                return ;
407 >        // ensure that the sign of the eigenvectors is correct
408 >        for (i = 0; i < 2; i++) {
409 >            if (v(i, i) < 0) {
410 >                v(i, 0) = -v(i, 0);
411 >                v(i, 1) = -v(i, 1);
412 >                v(i, 2) = -v(i, 2);
413              }
414 <    };
414 >        }
415  
416 +        // set sign of final eigenvector to ensure that determinant is positive
417 +        if (v.determinant() < 0) {
418 +            v(2, 0) = -v(2, 0);
419 +            v(2, 1) = -v(2, 1);
420 +            v(2, 2) = -v(2, 2);
421 +        }
422 +
423 +        // transpose the eigenvectors back again
424 +        v = v.transpose();
425 +        return ;
426 +    }
427      typedef SquareMatrix3<double> Mat3x3d;
428      typedef SquareMatrix3<double> RotMat3x3d;
429  
430   } //namespace oopse
431   #endif // MATH_SQUAREMATRIX_HPP
432 +

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< Changed lines
> Changed lines