Quellcodebibliothek Statistik Leitseite products/Sources/formale Sprachen/C/MySQL/test/   (MySQL Server Version 8.1-8.4©)  Datei vom 12.11.2025 mit Größe 17 kB image not shown  

Quelle  geo_alignedbox.cpp   Sprache: C

 
// This file is part of Eigen, a lightweight C++ template library
// for linear algebra.
//
// Copyright (C) 2008-2009 Gael Guennebaud <gael.guennebaud@inria.fr>
//
// This Source Code Form is subject to the terms of the Mozilla
// Public License v. 2.0. If a copy of the MPL was not distributed
// with this file, You can obtain one at http://mozilla.org/MPL/2.0/.

#include "main.h"
#include <Eigen/Geometry>

using namespace std;

// NOTE the following workaround was needed on some 32 bits builds to kill extra precision of x87 registers.
// It seems that it is not needed anymore, but let's keep it here, just in case...

template<typename T> EIGEN_DONT_INLINE
void kill_extra_precision(T& /* x */) {
  // This one worked but triggered a warning:
  /* eigen_assert((void*)(&x) != (void*)0); */
  // An alternative could be:
  /* volatile T tmp = x; */
  /* x = tmp; */
}


template<typename BoxType> void alignedbox(const BoxType& box)
{
  /* this test covers the following files:
     AlignedBox.h
  */

  typedef typename BoxType::Scalar Scalar;
  typedef NumTraits<Scalar> ScalarTraits;
  typedef typename ScalarTraits::Real RealScalar;
  typedef Matrix<Scalar, BoxType::AmbientDimAtCompileTime, 1> VectorType;

  const Index dim = box.dim();

  VectorType p0 = VectorType::Random(dim);
  VectorType p1 = VectorType::Random(dim);
  while( p1 == p0 ){
      p1 =  VectorType::Random(dim); }
  RealScalar s1 = internal::random<RealScalar>(0,1);

  BoxType b0(dim);
  BoxType b1(VectorType::Random(dim),VectorType::Random(dim));
  BoxType b2;

  kill_extra_precision(b1);
  kill_extra_precision(p0);
  kill_extra_precision(p1);

  b0.extend(p0);
  b0.extend(p1);
  VERIFY(b0.contains(p0*s1+(Scalar(1)-s1)*p1));
  VERIFY(b0.contains(b0.center()));
  VERIFY_IS_APPROX(b0.center(),(p0+p1)/Scalar(2));

  (b2 = b0).extend(b1);
  VERIFY(b2.contains(b0));
  VERIFY(b2.contains(b1));
  VERIFY_IS_APPROX(b2.clamp(b0), b0);

  // intersection
  BoxType box1(VectorType::Random(dim));
  box1.extend(VectorType::Random(dim));
  BoxType box2(VectorType::Random(dim));
  box2.extend(VectorType::Random(dim));

  VERIFY(box1.intersects(box2) == !box1.intersection(box2).isEmpty());

  // alignment -- make sure there is no memory alignment assertion
  BoxType *bp0 = new BoxType(dim);
  BoxType *bp1 = new BoxType(dim);
  bp0->extend(*bp1);
  delete bp0;
  delete bp1;

  // sampling
  forint i=0; i<10; ++i )
  {
      VectorType r = b0.sample();
      VERIFY(b0.contains(r));
  }

}

template<typename BoxType> void alignedboxTranslatable(const BoxType& box)
{
  typedef typename BoxType::Scalar Scalar;
  typedef Matrix<Scalar, BoxType::AmbientDimAtCompileTime, 1> VectorType;
  typedef Transform<Scalar, BoxType::AmbientDimAtCompileTime, Isometry> IsometryTransform;
  typedef Transform<Scalar, BoxType::AmbientDimAtCompileTime, Affine> AffineTransform;

  alignedbox(box);

  const VectorType Ones = VectorType::Ones();
  const VectorType UnitX = VectorType::UnitX();
  const Index dim = box.dim();

  // box((-1, -1, -1), (1, 1, 1))
  BoxType a(-Ones, Ones);

  VERIFY_IS_APPROX(a.sizes(), Ones * Scalar(2));

  BoxType b = a;
  VectorType translate = Ones;
  translate[0] = Scalar(2);
  b.translate(translate);
  // translate by (2, 1, 1) -> box((1, 0, 0), (3, 2, 2))

  VERIFY_IS_APPROX(b.sizes(), Ones * Scalar(2));
  VERIFY_IS_APPROX((b.min)(), UnitX);
  VERIFY_IS_APPROX((b.max)(), Ones * Scalar(2) + UnitX);

  // Test transform

  IsometryTransform tf = IsometryTransform::Identity();
  tf.translation() = -translate;

  BoxType c = b.transformed(tf);
  // translate by (-2, -1, -1) -> box((-1, -1, -1), (1, 1, 1))
  VERIFY_IS_APPROX(c.sizes(), a.sizes());
  VERIFY_IS_APPROX((c.min)(), (a.min)());
  VERIFY_IS_APPROX((c.max)(), (a.max)());

  c.transform(tf);
  // translate by (-2, -1, -1) -> box((-3, -2, -2), (-1, 0, 0))
  VERIFY_IS_APPROX(c.sizes(), a.sizes());
  VERIFY_IS_APPROX((c.min)(), Ones * Scalar(-2) - UnitX);
  VERIFY_IS_APPROX((c.max)(), -UnitX);

  // Scaling

  AffineTransform atf = AffineTransform::Identity();
  atf.scale(Scalar(3));
  c.transform(atf);
  // scale by 3 -> box((-9, -6, -6), (-3, 0, 0))
  VERIFY_IS_APPROX(c.sizes(), Scalar(3) * a.sizes());
  VERIFY_IS_APPROX((c.min)(), Ones * Scalar(-6) - UnitX * Scalar(3));
  VERIFY_IS_APPROX((c.max)(), UnitX * Scalar(-3));

  atf = AffineTransform::Identity();
  atf.scale(Scalar(-3));
  c.transform(atf);
  // scale by -3 -> box((27, 18, 18), (9, 0, 0))
  VERIFY_IS_APPROX(c.sizes(), Scalar(9) * a.sizes());
  VERIFY_IS_APPROX((c.min)(), UnitX * Scalar(9));
  VERIFY_IS_APPROX((c.max)(), Ones * Scalar(18) + UnitX * Scalar(9));

  // Check identity transform within numerical precision.
  BoxType transformedC = c.transformed(IsometryTransform::Identity());
  VERIFY_IS_APPROX(transformedC, c);

  for (size_t i = 0; i < 10; ++i)
  {
    VectorType minCorner;
    VectorType maxCorner;
    for (Index d = 0; d < dim; ++d)
    {
      minCorner[d] = internal::random<Scalar>(-10,10);
      maxCorner[d] = minCorner[d] + internal::random<Scalar>(0, 10);
    }

    c = BoxType(minCorner, maxCorner);

    translate = VectorType::Random();
    c.translate(translate);

    VERIFY_IS_APPROX((c.min)(), minCorner + translate);
    VERIFY_IS_APPROX((c.max)(), maxCorner + translate);
  }
}

template<typename Scalar, typename Rotation>
Rotation rotate2D(Scalar angle) {
  return Rotation2D<Scalar>(angle);
}

template<typename Scalar, typename Rotation>
Rotation rotate2DIntegral(typename NumTraits<Scalar>::NonInteger angle) {
  typedef typename NumTraits<Scalar>::NonInteger NonInteger;
  return Rotation2D<NonInteger>(angle).toRotationMatrix().
      template cast<Scalar>();
}

template<typename Scalar, typename Rotation>
Rotation rotate3DZAxis(Scalar angle) {
  return AngleAxis<Scalar>(angle, Matrix<Scalar, 3, 1>(0, 0, 1));
}

template<typename Scalar, typename Rotation>
Rotation rotate3DZAxisIntegral(typename NumTraits<Scalar>::NonInteger angle) {
  typedef typename NumTraits<Scalar>::NonInteger NonInteger;
  return AngleAxis<NonInteger>(angle, Matrix<NonInteger, 3, 1>(0, 0, 1)).
      toRotationMatrix().template cast<Scalar>();
}

template<typename Scalar, typename Rotation>
Rotation rotate4DZWAxis(Scalar angle) {
  Rotation result = Matrix<Scalar, 4, 4>::Identity();
  result.block(0, 0, 3, 3) = rotate3DZAxis<Scalar, AngleAxisd>(angle).toRotationMatrix();
  return result;
}

template <typename MatrixType>
MatrixType randomRotationMatrix()
{
  // algorithm from
  // https://www.isprs-ann-photogramm-remote-sens-spatial-inf-sci.net/III-7/103/2016/isprs-annals-III-7-103-2016.pdf
  const MatrixType rand = MatrixType::Random();
  const MatrixType q = rand.householderQr().householderQ();
  const JacobiSVD<MatrixType> svd = q.jacobiSvd(ComputeFullU | ComputeFullV);
  const typename MatrixType::Scalar det = (svd.matrixU() * svd.matrixV().transpose()).determinant();
  MatrixType diag = rand.Identity();
  diag(MatrixType::RowsAtCompileTime - 1, MatrixType::ColsAtCompileTime - 1) = det;
  const MatrixType rotation = svd.matrixU() * diag * svd.matrixV().transpose();
  return rotation;
}

template <typename Scalar, int Dim>
Matrix<Scalar, Dim, (1<<Dim)> boxGetCorners(const Matrix<Scalar, Dim, 1>& min_, const Matrix<Scalar, Dim, 1>& max_)
{
  Matrix<Scalar, Dim, (1<<Dim) > result;
  for(Index i=0; i<(1<<Dim); ++i)
  {
    for(Index j=0; j<Dim; ++j)
      result(j,i) = (i & (1<<j)) ? min_(j) : max_(j);
  }
  return result;
}

template<typename BoxType, typename Rotation> void alignedboxRotatable(
    const BoxType& box,
    Rotation (*rotate)(typename NumTraits<typename BoxType::Scalar>::NonInteger /*_angle*/))
{
  alignedboxTranslatable(box);

  typedef typename BoxType::Scalar Scalar;
  typedef typename NumTraits<Scalar>::NonInteger NonInteger;
  typedef Matrix<Scalar, BoxType::AmbientDimAtCompileTime, 1> VectorType;
  typedef Transform<Scalar, BoxType::AmbientDimAtCompileTime, Isometry> IsometryTransform;
  typedef Transform<Scalar, BoxType::AmbientDimAtCompileTime, Affine> AffineTransform;

  const VectorType Zero = VectorType::Zero();
  const VectorType Ones = VectorType::Ones();
  const VectorType UnitX = VectorType::UnitX();
  const VectorType UnitY = VectorType::UnitY();
  // this is vector (0, 0, -1, -1, -1, ...), i.e. with zeros at first and second dimensions
  const VectorType UnitZ = Ones - UnitX - UnitY;

  // in this kind of comments the 3D case values will be illustrated
  // box((-1, -1, -1), (1, 1, 1))
  BoxType a(-Ones, Ones);

  // to allow templating this test for both 2D and 3D cases, we always set all
  // but the first coordinate to the same value; so basically 3D case works as
  // if you were looking at the scene from top

  VectorType minPoint = -2 * Ones;
  minPoint[0] = -3;
  VectorType maxPoint = Zero;
  maxPoint[0] = -1;
  BoxType c(minPoint, maxPoint);
  // box((-3, -2, -2), (-1, 0, 0))

  IsometryTransform tf2 = IsometryTransform::Identity();
  // for some weird reason the following statement has to be put separate from
  // the following rotate call, otherwise precision problems arise...
  Rotation rot = rotate(NonInteger(EIGEN_PI));
  tf2.rotate(rot);

  c.transform(tf2);
  // rotate by 180 deg around origin -> box((1, 0, -2), (3, 2, 0))

  VERIFY_IS_APPROX(c.sizes(), a.sizes());
  VERIFY_IS_APPROX((c.min)(), UnitX - UnitZ * Scalar(2));
  VERIFY_IS_APPROX((c.max)(), UnitX * Scalar(3) + UnitY * Scalar(2));

  rot = rotate(NonInteger(EIGEN_PI / 2));
  tf2.setIdentity();
  tf2.rotate(rot);

  c.transform(tf2);
  // rotate by 90 deg around origin ->  box((-2, 1, -2), (0, 3, 0))

  VERIFY_IS_APPROX(c.sizes(), a.sizes());
  VERIFY_IS_APPROX((c.min)(), Ones * Scalar(-2) + UnitY * Scalar(3));
  VERIFY_IS_APPROX((c.max)(), UnitY * Scalar(3));

  // box((-1, -1, -1), (1, 1, 1))
  AffineTransform atf = AffineTransform::Identity();
  atf.linearExt()(0, 1) = Scalar(1);
  c = BoxType(-Ones, Ones);
  c.transform(atf);
  // 45 deg shear in x direction -> box((-2, -1, -1), (2, 1, 1))

  VERIFY_IS_APPROX(c.sizes(), Ones * Scalar(2) + UnitX * Scalar(2));
  VERIFY_IS_APPROX((c.min)(), -Ones - UnitX);
  VERIFY_IS_APPROX((c.max)(), Ones + UnitX);
}

template<typename BoxType, typename Rotation> void alignedboxNonIntegralRotatable(
    const BoxType& box,
    Rotation (*rotate)(typename NumTraits<typename BoxType::Scalar>::NonInteger /*_angle*/))
{
  alignedboxRotatable(box, rotate);

  typedef typename BoxType::Scalar Scalar;
  typedef typename NumTraits<Scalar>::NonInteger NonInteger;
  enum { Dim = BoxType::AmbientDimAtCompileTime };
  typedef Matrix<Scalar, Dim, 1> VectorType;
  typedef Matrix<Scalar, Dim, (1 << Dim)> CornersType;
  typedef Transform<Scalar, Dim, Isometry> IsometryTransform;
  typedef Transform<Scalar, Dim, Affine> AffineTransform;

  const Index dim = box.dim();
  const VectorType Zero = VectorType::Zero();
  const VectorType Ones = VectorType::Ones();

  VectorType minPoint = -2 * Ones;
  minPoint[1] = 1;
  VectorType maxPoint = Zero;
  maxPoint[1] = 3;
  BoxType c(minPoint, maxPoint);
  // ((-2, 1, -2), (0, 3, 0))

  VectorType cornerBL = (c.min)();
  VectorType cornerTR = (c.max)();
  VectorType cornerBR = (c.min)(); cornerBR[0] = cornerTR[0];
  VectorType cornerTL = (c.max)(); cornerTL[0] = cornerBL[0];

  NonInteger angle = NonInteger(EIGEN_PI/3);
  Rotation rot = rotate(angle);
  IsometryTransform tf2;
  tf2.setIdentity();
  tf2.rotate(rot);

  c.transform(tf2);
  // rotate by 60 deg ->  box((-3.59, -1.23, -2), (-0.86, 1.5, 0))

  cornerBL = tf2 * cornerBL;
  cornerBR = tf2 * cornerBR;
  cornerTL = tf2 * cornerTL;
  cornerTR = tf2 * cornerTR;

  VectorType minCorner = Ones * Scalar(-2);
  VectorType maxCorner = Zero;
  minCorner[0] = (min)((min)(cornerBL[0], cornerBR[0]), (min)(cornerTL[0], cornerTR[0]));
  maxCorner[0] = (max)((max)(cornerBL[0], cornerBR[0]), (max)(cornerTL[0], cornerTR[0]));
  minCorner[1] = (min)((min)(cornerBL[1], cornerBR[1]), (min)(cornerTL[1], cornerTR[1]));
  maxCorner[1] = (max)((max)(cornerBL[1], cornerBR[1]), (max)(cornerTL[1], cornerTR[1]));

  for (Index d = 2; d < dim; ++d)
    VERIFY_IS_APPROX(c.sizes()[d], Scalar(2));

  VERIFY_IS_APPROX((c.min)(), minCorner);
  VERIFY_IS_APPROX((c.max)(), maxCorner);

  VectorType minCornerValue = Ones * Scalar(-2);
  VectorType maxCornerValue = Zero;
  minCornerValue[0] = Scalar(Scalar(-sqrt(2*2 + 3*3)) * Scalar(cos(Scalar(atan(2.0/3.0)) - angle/2)));
  minCornerValue[1] = Scalar(Scalar(-sqrt(1*1 + 2*2)) * Scalar(sin(Scalar(atan(2.0/1.0)) - angle/2)));
  maxCornerValue[0] = Scalar(-sin(angle));
  maxCornerValue[1] = Scalar(3 * cos(angle));
  VERIFY_IS_APPROX((c.min)(), minCornerValue);
  VERIFY_IS_APPROX((c.max)(), maxCornerValue);

  // randomized test - translate and rotate the box and compare to a box made of transformed vertices
  for (size_t i = 0; i < 10; ++i)
  {
    for (Index d = 0; d < dim; ++d)
    {
      minCorner[d] = internal::random<Scalar>(-10,10);
      maxCorner[d] = minCorner[d] + internal::random<Scalar>(0, 10);
    }

    c = BoxType(minCorner, maxCorner);

    CornersType corners = boxGetCorners(minCorner, maxCorner);

    typename AffineTransform::LinearMatrixType rotation =
        randomRotationMatrix<typename AffineTransform::LinearMatrixType>();

    tf2.setIdentity();
    tf2.rotate(rotation);
    tf2.translate(VectorType::Random());

    c.transform(tf2);
    corners = tf2 * corners;

    minCorner = corners.rowwise().minCoeff();
    maxCorner = corners.rowwise().maxCoeff();

    VERIFY_IS_APPROX((c.min)(), minCorner);
    VERIFY_IS_APPROX((c.max)(), maxCorner);
  }

  // randomized test - transform the box with a random affine matrix and compare to a box made of transformed vertices
  for (size_t i = 0; i < 10; ++i)
  {
    for (Index d = 0; d < dim; ++d)
    {
      minCorner[d] = internal::random<Scalar>(-10,10);
      maxCorner[d] = minCorner[d] + internal::random<Scalar>(0, 10);
    }

    c = BoxType(minCorner, maxCorner);

    CornersType corners = boxGetCorners(minCorner, maxCorner);

    AffineTransform atf = AffineTransform::Identity();
    atf.linearExt() = AffineTransform::LinearPart::Random();
    atf.translate(VectorType::Random());

    c.transform(atf);
    corners = atf * corners;

    minCorner = corners.rowwise().minCoeff();
    maxCorner = corners.rowwise().maxCoeff();

    VERIFY_IS_APPROX((c.min)(), minCorner);
    VERIFY_IS_APPROX((c.max)(), maxCorner);
  }
}

template<typename BoxType>
void alignedboxCastTests(const BoxType& box)
{
  // casting
  typedef typename BoxType::Scalar Scalar;
  typedef Matrix<Scalar, BoxType::AmbientDimAtCompileTime, 1> VectorType;

  const Index dim = box.dim();

  VectorType p0 = VectorType::Random(dim);
  VectorType p1 = VectorType::Random(dim);

  BoxType b0(dim);

  b0.extend(p0);
  b0.extend(p1);

  const int Dim = BoxType::AmbientDimAtCompileTime;
  typedef typename GetDifferentType<Scalar>::type OtherScalar;
  AlignedBox<OtherScalar,Dim> hp1f = b0.template cast<OtherScalar>();
  VERIFY_IS_APPROX(hp1f.template cast<Scalar>(),b0);
  AlignedBox<Scalar,Dim> hp1d = b0.template cast<Scalar>();
  VERIFY_IS_APPROX(hp1d.template cast<Scalar>(),b0);
}


void specificTest1()
{
    Vector2f m; m << -1.0f, -2.0f;
    Vector2f M; M <<  1.0f,  5.0f;

    typedef AlignedBox2f  BoxType;
    BoxType box( m, M );

    Vector2f sides = M-m;
    VERIFY_IS_APPROX(sides, box.sizes() );
    VERIFY_IS_APPROX(sides[1], box.sizes()[1] );
    VERIFY_IS_APPROX(sides[1], box.sizes().maxCoeff() );
    VERIFY_IS_APPROX(sides[0], box.sizes().minCoeff() );

    VERIFY_IS_APPROX( 14.0f, box.volume() );
    VERIFY_IS_APPROX( 53.0f, box.diagonal().squaredNorm() );
    VERIFY_IS_APPROX( std::sqrt( 53.0f ), box.diagonal().norm() );

    VERIFY_IS_APPROX( m, box.corner( BoxType::BottomLeft ) );
    VERIFY_IS_APPROX( M, box.corner( BoxType::TopRight ) );
    Vector2f bottomRight; bottomRight << M[0], m[1];
    Vector2f topLeft; topLeft << m[0], M[1];
    VERIFY_IS_APPROX( bottomRight, box.corner( BoxType::BottomRight ) );
    VERIFY_IS_APPROX( topLeft, box.corner( BoxType::TopLeft ) );
}


void specificTest2()
{
    Vector3i m; m << -1, -2, 0;
    Vector3i M; M <<  1,  5, 3;

    typedef AlignedBox3i  BoxType;
    BoxType box( m, M );

    Vector3i sides = M-m;
    VERIFY_IS_APPROX(sides, box.sizes() );
    VERIFY_IS_APPROX(sides[1], box.sizes()[1] );
    VERIFY_IS_APPROX(sides[1], box.sizes().maxCoeff() );
    VERIFY_IS_APPROX(sides[0], box.sizes().minCoeff() );

    VERIFY_IS_APPROX( 42, box.volume() );
    VERIFY_IS_APPROX( 62, box.diagonal().squaredNorm() );

    VERIFY_IS_APPROX( m, box.corner( BoxType::BottomLeftFloor ) );
    VERIFY_IS_APPROX( M, box.corner( BoxType::TopRightCeil ) );
    Vector3i bottomRightFloor; bottomRightFloor << M[0], m[1], m[2];
    Vector3i topLeftFloor; topLeftFloor << m[0], M[1], m[2];
    VERIFY_IS_APPROX( bottomRightFloor, box.corner( BoxType::BottomRightFloor ) );
    VERIFY_IS_APPROX( topLeftFloor, box.corner( BoxType::TopLeftFloor ) );
}


EIGEN_DECLARE_TEST(geo_alignedbox)
{
  for(int i = 0; i < g_repeat; i++)
  {
    CALL_SUBTEST_1( (alignedboxNonIntegralRotatable<AlignedBox2f, Rotation2Df>(AlignedBox2f(), &rotate2D)) );
    CALL_SUBTEST_2( alignedboxCastTests(AlignedBox2f()) );

    CALL_SUBTEST_3( (alignedboxNonIntegralRotatable<AlignedBox3f, AngleAxisf>(AlignedBox3f(), &rotate3DZAxis)) );
    CALL_SUBTEST_4( alignedboxCastTests(AlignedBox3f()) );

    CALL_SUBTEST_5( (alignedboxNonIntegralRotatable<AlignedBox4d, Matrix4d>(AlignedBox4d(), &rotate4DZWAxis)) );
    CALL_SUBTEST_6( alignedboxCastTests(AlignedBox4d()) );

    CALL_SUBTEST_7( alignedboxTranslatable(AlignedBox1d()) );
    CALL_SUBTEST_8( alignedboxCastTests(AlignedBox1d()) );

    CALL_SUBTEST_9( alignedboxTranslatable(AlignedBox1i()) );
    CALL_SUBTEST_10( (alignedboxRotatable<AlignedBox2i, Matrix2i>(AlignedBox2i(), &rotate2DIntegral<intMatrix2i>)) );
    CALL_SUBTEST_11( (alignedboxRotatable<AlignedBox3i, Matrix3i>(AlignedBox3i(), &rotate3DZAxisIntegral<intMatrix3i>)) );

    CALL_SUBTEST_14( alignedbox(AlignedBox<double,Dynamic>(4)) );
  }
  CALL_SUBTEST_12( specificTest1() );
  CALL_SUBTEST_13( specificTest2() );
}

85%


¤ Dauer der Verarbeitung: 0.19 Sekunden  (vorverarbeitet)  ¤

*© Formatika GbR, Deutschland






Wurzel

Suchen

Beweissystem der NASA

Beweissystem Isabelle

NIST Cobol Testsuite

Cephes Mathematical Library

Wiener Entwicklungsmethode

Haftungshinweis

Die Informationen auf dieser Webseite wurden nach bestem Wissen sorgfältig zusammengestellt. Es wird jedoch weder Vollständigkeit, noch Richtigkeit, noch Qualität der bereit gestellten Informationen zugesichert.

Bemerkung:

Die farbliche Syntaxdarstellung ist noch experimentell.