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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 1630 by tim, Thu Oct 21 21:31:39 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 41 | Line 41 | namespace oopse {
41      template<typename Real>
42      class SquareMatrix3 : public SquareMatrix<Real, 3> {
43          public:
44 +
45 +            typedef Real ElemType;
46 +            typedef Real* ElemPoinerType;
47              
48              /** default constructor */
49              SquareMatrix3() : SquareMatrix<Real, 3>() {
# Line 275 | Line 278 | namespace oopse {
278                  m /= det;
279                  return m;
280              }
281 <
282 <            void diagonalize(SquareMatrix3<Real>& a, Vector3<Real>& w, SquareMatrix3<Real>& v) {
283 <                int i,j,k,maxI;
284 <                Real tmp, maxVal;
285 <                Vector3<Real> v_maxI, v_k, v_j;
286 <
287 <                // diagonalize using Jacobi
288 <                jacobi(a, w, v);
281 >            /**
282 >             * Extract the eigenvalues and eigenvectors from a 3x3 matrix.
283 >             * The eigenvectors (the columns of V) will be normalized.
284 >             * The eigenvectors are aligned optimally with the x, y, and z
285 >             * axes respectively.
286 >             * @param a symmetric matrix whose eigenvectors are to be computed. On return, the matrix is
287 >             *     overwritten            
288 >             * @param w will contain the eigenvalues of the matrix On return of this function
289 >             * @param v the columns of this matrix will contain the eigenvectors. The eigenvectors are
290 >             *    normalized and mutually orthogonal.              
291 >             * @warning a will be overwritten
292 >             */
293 >            static void diagonalize(SquareMatrix3<Real>& a, Vector3<Real>& w, SquareMatrix3<Real>& v);
294 >    };
295 > /*=========================================================================
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 <                }
297 >  Program:   Visualization Toolkit
298 >  Module:    $RCSfile: SquareMatrix3.hpp,v $
299 >
300 >  Copyright (c) Ken Martin, Will Schroeder, Bill Lorensen
301 >  All rights reserved.
302 >  See Copyright.txt or http://www.kitware.com/Copyright.htm for details.
303  
304 <                // transpose temporarily, it makes it easier to sort the eigenvectors
305 <                v = v.transpose();
306 <                
307 <                // if two eigenvalues are the same, re-orthogonalize to optimally line
308 <                // up the eigenvectors with the x, y, and z axes
309 <                for (i = 0; i < 3; i++) {
310 <                    if (w((i+1)%3) == w((i+2)%3)) {// two eigenvalues are the same
311 <                    // find maximum element of the independant eigenvector
312 <                    maxVal = fabs(v(i, 0));
313 <                    maxI = 0;
314 <                    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;
304 >     This software is distributed WITHOUT ANY WARRANTY; without even
305 >     the implied warranty of MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR
306 >     PURPOSE.  See the above copyright notice for more information.
307 >
308 > =========================================================================*/
309 >    template<typename Real>
310 >    void SquareMatrix3<Real>::diagonalize(SquareMatrix3<Real>& a, Vector3<Real>& w,
311 >                                                                           SquareMatrix3<Real>& v) {
312 >        int i,j,k,maxI;
313 >        Real tmp, maxVal;
314 >        Vector3<Real> v_maxI, v_k, v_j;
315  
316 <                        v.swapRow(i, maxI);
317 <                    }
318 <                    // maximum element of eigenvector should be positive
319 <                    if (v(maxI, maxI) < 0) {
320 <                        v(maxI, 0) = -v(maxI, 0);
321 <                        v(maxI, 1) = -v(maxI, 1);
322 <                        v(maxI, 2) = -v(maxI, 2);
323 <                    }
316 >        // diagonalize using Jacobi
317 >        jacobi(a, w, v);
318 >        // if all the eigenvalues are the same, return identity matrix
319 >        if (w[0] == w[1] && w[0] == w[2] ) {
320 >              v = SquareMatrix3<Real>::identity();
321 >              return;
322 >        }
323  
324 <                    // re-orthogonalize the other two eigenvectors
325 <                    j = (maxI+1)%3;
326 <                    k = (maxI+2)%3;
324 >        // transpose temporarily, it makes it easier to sort the eigenvectors
325 >        v = v.transpose();
326 >        
327 >        // if two eigenvalues are the same, re-orthogonalize to optimally line
328 >        // up the eigenvectors with the x, y, and z axes
329 >        for (i = 0; i < 3; i++) {
330 >            if (w((i+1)%3) == w((i+2)%3)) {// two eigenvalues are the same
331 >            // find maximum element of the independant eigenvector
332 >            maxVal = fabs(v(i, 0));
333 >            maxI = 0;
334 >            for (j = 1; j < 3; j++) {
335 >                if (maxVal < (tmp = fabs(v(i, j)))){
336 >                    maxVal = tmp;
337 >                    maxI = j;
338 >                }
339 >            }
340 >            
341 >            // swap the eigenvector into its proper position
342 >            if (maxI != i) {
343 >                tmp = w(maxI);
344 >                w(maxI) = w(i);
345 >                w(i) = tmp;
346  
347 <                    v(j, 0) = 0.0;
348 <                    v(j, 1) = 0.0;
349 <                    v(j, 2) = 0.0;
350 <                    v(j, j) = 1.0;
347 >                v.swapRow(i, maxI);
348 >            }
349 >            // maximum element of eigenvector should be positive
350 >            if (v(maxI, maxI) < 0) {
351 >                v(maxI, 0) = -v(maxI, 0);
352 >                v(maxI, 1) = -v(maxI, 1);
353 >                v(maxI, 2) = -v(maxI, 2);
354 >            }
355  
356 <                    /** @todo */
357 <                    v_maxI = v.getRow(maxI);
358 <                    v_j = v.getRow(j);
337 <                    v_k = cross(v_maxI, v_j);
338 <                    v_k.normalize();
339 <                    v_j = cross(v_k, v_maxI);
340 <                    v.setRow(j, v_j);
341 <                    v.setRow(k, v_k);
356 >            // re-orthogonalize the other two eigenvectors
357 >            j = (maxI+1)%3;
358 >            k = (maxI+2)%3;
359  
360 +            v(j, 0) = 0.0;
361 +            v(j, 1) = 0.0;
362 +            v(j, 2) = 0.0;
363 +            v(j, j) = 1.0;
364  
365 <                    // transpose vectors back to columns
366 <                    v = v.transpose();
367 <                    return;
368 <                    }
369 <                }
365 >            /** @todo */
366 >            v_maxI = v.getRow(maxI);
367 >            v_j = v.getRow(j);
368 >            v_k = cross(v_maxI, v_j);
369 >            v_k.normalize();
370 >            v_j = cross(v_k, v_maxI);
371 >            v.setRow(j, v_j);
372 >            v.setRow(k, v_k);
373  
350                // the three eigenvalues are different, just sort the eigenvectors
351                // to align them with the x, y, and z axes
374  
375 <                // find the vector with the largest x element, make that vector
376 <                // the first vector
377 <                maxVal = fabs(v(0, 0));
378 <                maxI = 0;
379 <                for (i = 1; i < 3; i++) {
358 <                    if (maxVal < (tmp = fabs(v(i, 0)))) {
359 <                        maxVal = tmp;
360 <                        maxI = i;
361 <                    }
362 <                }
375 >            // transpose vectors back to columns
376 >            v = v.transpose();
377 >            return;
378 >            }
379 >        }
380  
381 <                // swap eigenvalue and eigenvector
382 <                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 <                }
381 >        // the three eigenvalues are different, just sort the eigenvectors
382 >        // to align them with the x, y, and z axes
383  
384 <                // ensure that the sign of the eigenvectors is correct
385 <                for (i = 0; i < 2; i++) {
386 <                    if (v(i, i) < 0) {
387 <                        v(i, 0) = -v(i, 0);
388 <                        v(i, 1) = -v(i, 1);
389 <                        v(i, 2) = -v(i, 2);
390 <                    }
391 <                }
384 >        // find the vector with the largest x element, make that vector
385 >        // the first vector
386 >        maxVal = fabs(v(0, 0));
387 >        maxI = 0;
388 >        for (i = 1; i < 3; i++) {
389 >            if (maxVal < (tmp = fabs(v(i, 0)))) {
390 >                maxVal = tmp;
391 >                maxI = i;
392 >            }
393 >        }
394  
395 <                // set sign of final eigenvector to ensure that determinant is positive
396 <                if (v.determinant() < 0) {
397 <                    v(2, 0) = -v(2, 0);
398 <                    v(2, 1) = -v(2, 1);
399 <                    v(2, 2) = -v(2, 2);
400 <                }
395 >        // swap eigenvalue and eigenvector
396 >        if (maxI != 0) {
397 >            tmp = w(maxI);
398 >            w(maxI) = w(0);
399 >            w(0) = tmp;
400 >            v.swapRow(maxI, 0);
401 >        }
402 >        // do the same for the y element
403 >        if (fabs(v(1, 1)) < fabs(v(2, 1))) {
404 >            tmp = w(2);
405 >            w(2) = w(1);
406 >            w(1) = tmp;
407 >            v.swapRow(2, 1);
408 >        }
409  
410 <                // transpose the eigenvectors back again
411 <                v = v.transpose();
412 <                return ;
410 >        // ensure that the sign of the eigenvectors is correct
411 >        for (i = 0; i < 2; i++) {
412 >            if (v(i, i) < 0) {
413 >                v(i, 0) = -v(i, 0);
414 >                v(i, 1) = -v(i, 1);
415 >                v(i, 2) = -v(i, 2);
416              }
417 <    };
417 >        }
418  
419 +        // set sign of final eigenvector to ensure that determinant is positive
420 +        if (v.determinant() < 0) {
421 +            v(2, 0) = -v(2, 0);
422 +            v(2, 1) = -v(2, 1);
423 +            v(2, 2) = -v(2, 2);
424 +        }
425 +
426 +        // transpose the eigenvectors back again
427 +        v = v.transpose();
428 +        return ;
429 +    }
430      typedef SquareMatrix3<double> Mat3x3d;
431      typedef SquareMatrix3<double> RotMat3x3d;
432  
433   } //namespace oopse
434   #endif // MATH_SQUAREMATRIX_HPP
435 +

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+ Added lines
< Changed lines
> Changed lines