Files
Extern/C3d/Include/mb_homogeneous.h
SaraP 214ae1405f Extern :
- C3d aggiornamento delle librerie ( 114632).
2021-08-26 14:56:17 +02:00

570 lines
26 KiB
C++

////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
/**
\file
\brief \ru Расширенная точка с однородными координатами в двумерном пространстве.
\en Extended point with homogeneous coordinates in the two-dimensional space. \~
*/
////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
#ifndef __MB_HOMOGENIUS_H
#define __MB_HOMOGENIUS_H
#include <mb_cart_point.h>
class MATH_CLASS MbMatrix;
//------------------------------------------------------------------------------
/** \brief \ru Расширенная точка с однородными координатами в двумерном пространстве.
\en Extended point with homogeneous coordinates in the two-dimensional space. \~
\details \ru Расширенная точка с однородными координатами в двумерном пространстве. \n
Дополнительная координата точки (вес) вводится для удобства работы с неоднородными рациональными сплайнами.\n
Определены операции преобразования точки и вектора в однородные координаты.
Определены различные арифметические операции однородной точки с числом, декартовой точкой и однородной точкой.
\en Extended point with homogeneous coordinates in the two-dimensional space. \n
Additional coordinate of a point (weight) is introduced for the convenience of working with non-uniform rational splines. \n
Operations of transformation of a point and a vector in homogeneous coordinates are defined.
Various arithmetic operations of a homogeneous point with a number, a Cartesian point and a homogeneous point are defined. \~
\ingroup Mathematic_Base_2D
*/
// ---
class MATH_CLASS MbHomogeneous {
public :
double x; ///< \ru Первая координата точки. \en A first point coordinate.
double y; ///< \ru Вторая координата точки. \en A second point coordinate.
double w; ///< \ru Вес точки. \en A point weight.
static const MbHomogeneous zero; ///< \ru Нулевая точка. \en Zero point.
public:
/// \ru Конструктор по умолчанию. \en Default constructor.
MbHomogeneous() : x( 0.0 ), y( 0.0 ), w( 1.0 ) {}
/// \ru Конструктор по точке и весу. \en The constructor by a point and a weight.
MbHomogeneous( const MbVector & v, double ww ) : x( v.x * ww ), y( v.y * ww ), w( ww ) {}
/// \ru Конструктор копирования. \en The copy constructor.
MbHomogeneous( const MbHomogeneous & other ) : x( other.x ), y( other.y ), w( other.w ) {}
/// \ru Конструктор по компонентам точки и весу. \en The constructor by point components and weight.
MbHomogeneous( double initX, double initY, double initW ) : x( initX ), y( initY ), w( initW ) {}
public:
/// \ru Инициализация по компонентам точки. \en The initialization by point components.
void Init( double initX, double initY );
/// \ru Инициализация по компонентам точки и весу. \en The initialization by point components and weight.
void Init( double initX, double initY, double initW );
/// \ru Инициализация по компонентам точки и весу. \en The initialization by point components and weight.
void Init( const MbCartPoint & pnt, double weight ) { x = pnt.x*weight; y = pnt.y*weight; w = weight; }
/// \ru Установить вектор нулевой длины. \en Set a vector with null length.
void SetZero() { x = 0; y = 0; w = 1; }
/// \ru Преобразование по матрице. \en The transformation by a matrix.
void Transform( const MbMatrix & matr );
/// \ru Сдвинуть вдоль вектора. \en Translate along a vector.
void Move( const MbVector & shift );
/**
\brief \ru Повернуть на угол.
\en Rotate by an angle. \~
\details \ru Угол определяет вектор вращения, а точка - центр.
\en An angle defines a rotation vector and a point defines a center. \~
\param[in] pnt - \ru Точка.
\en A point. \~
\param[in] angle - \ru Угол вращения.
\en A rotation angle. \~
*/
void Rotate( const MbCartPoint & pnt, double angle );
/// \ru Дать вес точки. \en Get a point weight.
double GetWeight() const { return w; };
/// \ru Вычислить декартовы координаты, как точки. \en Calculate cartesian coordinates as point.
void GetCartPoint( MbCartPoint & pnt ) const;
/// \ru Вычислить декартовы координаты, как вектора. \en Calculate cartesian coordinates as vector.
void GetVector ( MbVector & vect ) const;
/// \ru Преобразовать точку в однородные координаты. \en Transform a point to homogeneous coordinates.
void Set( const MbCartPoint & pnt );
/// \ru Преобразовать точку в однородные координаты. \en Transform a point to homogeneous coordinates.
void Set( const MbCartPoint & pnt, double weight );
/// \ru Преобразовать вектор в однородные координаты. \en Transform a vector to homogeneous coordinates.
void Set( const MbVector & pnt, double weight );
/**
\brief \ru Установить по точкам.
\en Set by points. \~
\details \ru Координаты точки равны сумме однородных координат исходных точек, а вес - сумме весов.
\en Coordinates of a point are equal to the sum of homogeneous coordinates of initial points, and weight is equal to the sum of the weights. \~
\param[in] pnt1, pnt2 - \ru Исходные точки.
\en Initial points. \~
\param[in] weight1, weight2 - \ru Весы точек.
\en Weights of points. \~
*/
void Set( const MbCartPoint & pnt1, double weight1,
const MbCartPoint & pnt2, double weight2 );
/**
\brief \ru Увеличить координаты на указанные значения.
\en Increase coordinates by given values. \~
\details \ru Увеличить координаты на указанные значения.
\en Increase coordinates by given values. \~
\param[in] initX - \ru Исходное значение координаты x.
\en The initial value of x. \~
\param[in] initY - \ru Исходное значение координаты y.
\en The initial value of y. \~
\param[in] weight - \ru Вес.
\en A weight. \~
*/
void Add( double initX, double initY, double weight );
/**
\brief \ru Добавить точки.
\en Add points. \~
\details \ru Увеличить координаты на значения однородных координат двух исходных точек.
\en Increase coordinates by values of the homogeneous coordinates of two initial points. \~
\param[in] pnt1, pnt2 - \ru Исходные точки.
\en Initial points. \~
\param[in] weight1, weight2 - \ru Весы точек.
\en Weights of points. \~
*/
void Add( const MbCartPoint & pnt1, double weight1,
const MbCartPoint & pnt2, double weight2 );
/**
\brief \ru Добавить точку.
\en Add a point. \~
\details \ru Увеличить координаты на значения однородных координат точки.
\en Increase coordinates by values of homogeneous coordinates of a point. \~
\param[in] pnt - \ru Исходная точка.
\en The initial point. \~
\param[in] weight - \ru Вес точки.
\en A point weight. \~
*/
void Add( const MbCartPoint & pnt, double weight );
/// \ru Разность p2 - p1 умножить на kk. \en Subtract p2 - p1 multiple by kk.
void Dec( const MbHomogeneous & p1, const MbHomogeneous & p2, double kk );
/// \ru Приравнять координаты вектора координатам точки v1, умноженных на t1. \en Equate coordinates of vector with coordinates of point v1 multiplied by t1.
void Set( const MbHomogeneous & v1, double t1 );
/// \ru Приравнять координаты вектора координатам суммы точек v1 и v2, умноженных на t1 и t2 соответственно. \en Equate vector coordinates with sum of points v1 and v2 multiplied with t1 and t2 correspondingly.
void Set( const MbHomogeneous & v1, double t1, const MbHomogeneous & v2, double t2 );
/// \ru Приравнять координаты вектора координатам суммы точек v1, v2 и v3, умноженных на t1, t2 и t3 соответственно. \en Equate vector coordinates with coordinates of sum of vectors v1, v2 and v3 multiplied with t1, t2 and t3 correspondingly.
void Set( const MbHomogeneous & v1, double t1, const MbHomogeneous & v2, double t2,
const MbHomogeneous & v3, double t3 );
/// \ru Приравнять координаты вектора координатам суммы точек v1, v2, v3 и v4, умноженных на t1, t2, t3 и t4 соответственно. \en Equate vector coordinates with coordinates of sum of points v1, v2, v3 and v4 multiplied with t1, t2, t3 and t4 correspondingly.
void Set( const MbHomogeneous & v1, double t1, const MbHomogeneous & v2, double t2,
const MbHomogeneous & v3, double t3, const MbHomogeneous & v4, double t4 );
/// \ru Приравнять координаты вектора координатам суммы точек v1, v2, v3, v4 и v5, умноженных на t1, t2, t3 t4 и t5 соответственно. \en Equate vector coordinates with coordinates of sum of points v1, v2, v3 and v4 multiplied with t1, t2, t3, t4, t5 correspondingly.
void Set( const MbHomogeneous & v1, double t1, const MbHomogeneous & v2, double t2,
const MbHomogeneous & v3, double t3, const MbHomogeneous & v4, double t4, const MbHomogeneous & v5, double t5 );
/// \ru Добавить вектор p, умноженный на kk. \en Add vector p multiplied by kk.
void Add( const MbHomogeneous & p, double kk );
/**
\ru \name Перегрузка арифметических операций.
\en \name Overload of arithmetic operations.
\{ */
/// \ru Сложить две точки. \en Add two points.
MbHomogeneous operator + ( const MbHomogeneous & with ) const;
/// \ru Вычесть из точки точку. \en Subtract a point from the point.
MbHomogeneous operator - ( const MbHomogeneous & with ) const;
/// \ru Умножить координаты точки на число. \en Multiply point coordinates by a number.
MbHomogeneous operator * ( double factor ) const;
/// \ru Разделить координаты точки на число. \en Divide point coordinates by a number.
MbHomogeneous operator / ( double factor ) const;
/// \ru Скалярное умножение двух векторов. \en Scalar product of two vectors.
double operator * ( const MbHomogeneous & vector ) const;
/// \ru Векторное умножение двух векторов. \en Vector product of two vectors.
MbHomogeneous operator | ( const MbHomogeneous & vect2 ) const;
/// \ru Присвоить значение. \en Assign a value.
void operator = ( const MbHomogeneous & other ) { x = other.x; y = other.y; w = other.w; }
/// \ru Умножить координаты точки на число. \en Multiply point coordinates by a number.
void operator *= ( double factor );
/// \ru Разделить координаты точки на число. \en Divide point coordinates by a number.
void operator /= ( double factor );
/// \ru Проверить на равенство. \en Check for equality.
bool operator == ( const MbHomogeneous & ) const;
/// \ru Проверить на неравенство. \en Check for inequality.
bool operator != ( const MbHomogeneous & ) const;
/// \ru Являются ли объекты равными? \en Are the objects equal?
bool IsSame( const MbHomogeneous & other, double accuracy ) const;
/** \} */
}; // MbHomogeneous
//------------------------------------------------------------------------------
// \ru Инициализация \en The initialization.
// ---
inline
void MbHomogeneous::Init( double initX, double initY )
{
x = initX;
y = initY;
}
//------------------------------------------------------------------------------
// \ru Инициализация \en The initialization.
// ---
inline
void MbHomogeneous::Init( double initX, double initY, double initW )
{
x = initX;
y = initY;
w = initW;
}
//------------------------------------------------------------------------------
// \ru Вычисление декартовых координат \en Calculation of the cartesian coordinates
// ---
inline
void MbHomogeneous::GetCartPoint( MbCartPoint & pnt ) const
{
pnt.x = x;
pnt.y = y;
if ( w != 0 ) {
double k = 1.0 / w;
pnt.x *= k;
pnt.y *= k;
}
}
//------------------------------------------------------------------------------
// \ru Вычисление декартовых координат как вектора \en Calculation of the cartesian coordinates as vector
// ---
inline
void MbHomogeneous::GetVector( MbVector & v ) const
{
v.x = x;
v.y = y;
if ( w != 0 ) {
double k = 1.0 / w;
v.x *= k;
v.y *= k;
}
}
//------------------------------------------------------------------------------
// \ru Преобразовать точку в однородные координаты \en Transform a point to homogeneous coordinates
// ---
inline
void MbHomogeneous::Set( const MbCartPoint & pnt ) {
Init( pnt.x * w, pnt.y * w );
}
//------------------------------------------------------------------------------
// \ru Преобразовать точку в однородные координаты \en Transform a point to homogeneous coordinates
// ---
inline
void MbHomogeneous::Set( const MbCartPoint & pnt, double weight ) {
Init( pnt.x * weight, pnt.y * weight, weight );
}
//------------------------------------------------------------------------------
// \ru Преобразовать вектор в однородные координаты \en Transform a vector to homogeneous coordinates
// ---
inline
void MbHomogeneous::Set( const MbVector & vect, double weight ) {
Init( vect.x * weight, vect.y * weight, weight );
}
//------------------------------------------------------------------------------
// \ru Увеличить координаты на указанные значения. \en Increase coordinates by given values.
// ---
inline
void MbHomogeneous::Add( double initX, double initY, double weight )
{
x += initX;
y += initY;
w += weight;
}
//------------------------------------------------------------------------------
// \ru Преобразовать точки в однородные координаты \en Transform points to homogeneous coordinates
// ---
inline
void MbHomogeneous::Set( const MbCartPoint & pnt1, double weight1,
const MbCartPoint & pnt2, double weight2 )
{
Init( pnt1.x * weight1 + pnt2.x * weight2,
pnt1.y * weight1 + pnt2.y * weight2,
weight1 + weight2 );
}
//------------------------------------------------------------------------------
// \ru Добавить точку \en Add a point
// ---
inline
void MbHomogeneous::Add( const MbCartPoint & pnt, double weight ) {
Add( pnt.x * weight, pnt.y * weight, weight );
}
//------------------------------------------------------------------------------
// \ru Добавить точки \en Add points
// ---
inline
void MbHomogeneous::Add( const MbCartPoint & pnt1, double weight1,
const MbCartPoint & pnt2, double weight2 )
{
Add( pnt1.x * weight1 + pnt2.x * weight2,
pnt1.y * weight1 + pnt2.y * weight2,
weight1 + weight2 );
}
//------------------------------------------------------------------------------
// \ru Разность p2 - p1 умножить на kk. \en Subtract p2 - p1 multiple by kk.
// ---
inline
void MbHomogeneous::Dec( const MbHomogeneous & p1, const MbHomogeneous & p2, double kk )
{
Init( (p2.x - p1.x) * kk,
(p2.y - p1.y) * kk,
(p2.w - p1.w) * kk );
}
//------------------------------------------------------------------------------
// \ru Приравнять вектору вектор p, умноженному на kk. \en Equate vector with vector p multiplied by k.
// ---
inline
void MbHomogeneous::Set( const MbHomogeneous & v, double t ) {
Init( v.x * t, v.y * t, v.w * t );
}
//------------------------------------------------------------------------------
// \ru Присвоить вектору значения. \en Assign values to vector.
// ---
inline
void MbHomogeneous::Set( const MbHomogeneous & v1, double t1, const MbHomogeneous & v2, double t2 )
{
Init( v1.x * t1 + v2.x * t2,
v1.y * t1 + v2.y * t2,
v1.w * t1 + v2.w * t2 );
}
//------------------------------------------------------------------------------
// \ru Присвоить вектору значения. \en Assign values to vector.
// ---
inline
void MbHomogeneous::Set( const MbHomogeneous & v1, double t1, const MbHomogeneous & v2, double t2,
const MbHomogeneous & v3, double t3 )
{
Init( v1.x * t1 + v2.x * t2 + v3.x * t3,
v1.y * t1 + v2.y * t2 + v3.y * t3,
v1.w * t1 + v2.w * t2 + v3.w * t3 );
}
//------------------------------------------------------------------------------
// \ru Присвоить вектору значения. \en Assign values to vector.
// ---
inline
void MbHomogeneous::Set( const MbHomogeneous & v1, double t1, const MbHomogeneous & v2, double t2,
const MbHomogeneous & v3, double t3, const MbHomogeneous & v4, double t4 )
{
Init( v1.x * t1 + v2.x * t2 + v3.x * t3 + v4.x * t4,
v1.y * t1 + v2.y * t2 + v3.y * t3 + v4.y * t4,
v1.w * t1 + v2.w * t2 + v3.w * t3 + v4.w * t4 );
}
//------------------------------------------------------------------------------
// \ru Приравнять координаты вектора координатам суммы точек v1, v2, v3, v4 и v5, умноженных на t1, t2, t3 t4, t4 и t5 соответственно. \en Equate vector coordinates with coordinates of sum of points v1, v2, v3 and v4 multiplied with t1, t2, t3, t4, t5 correspondingly.
// ---
inline
void MbHomogeneous::Set( const MbHomogeneous & v1, double t1, const MbHomogeneous & v2, double t2,
const MbHomogeneous & v3, double t3, const MbHomogeneous & v4, double t4, const MbHomogeneous & v5, double t5 )
{
Init( v1.x * t1 + v2.x * t2 + v3.x * t3 + v4.x * t4 + v5.x * t5,
v1.y * t1 + v2.y * t2 + v3.y * t3 + v4.y * t4 + v5.y * t5,
v1.w * t1 + v2.w * t2 + v3.w * t3 + v4.w * t4 + v5.w * t5 );
}
//------------------------------------------------------------------------------
// \ru Добавить вектор p, умноженный на kk. \en Add vector p multiplied by kk.
// ---
inline
void MbHomogeneous::Add( const MbHomogeneous & p, double kk ) {
Add( p.x * kk, p.y * kk, p.w * kk );
}
//------------------------------------------------------------------------------
// \ru Скалярное умножение двух векторов \en Scalar product of two vectors
// ---
inline
double MbHomogeneous::operator * ( const MbHomogeneous & vector ) const {
return ( x * vector.x + y * vector.y + w * vector.w );
}
//------------------------------------------------------------------------------
// \ru Векторное умножение двух векторов \en Vector product of two vectors
// ---
inline
MbHomogeneous MbHomogeneous::operator | ( const MbHomogeneous & vect ) const {
return MbHomogeneous( y * vect.w - w * vect.y,
w * vect.x - x * vect.w,
x * vect.y - y * vect.x );
}
//------------------------------------------------------------------------------
// \ru Умножение на число \en The multiplication by a number
// ---
inline
void MbHomogeneous::operator *= ( double factor )
{
x *= factor;
y *= factor;
w *= factor;
}
//------------------------------------------------------------------------------
// \ru Деление на число \en The division by a number
// ---
inline
void MbHomogeneous::operator /= ( double factor )
{
if ( factor != 0 ) {
factor = 1.0 / factor;
x *= factor;
y *= factor;
w *= factor;
}
}
//------------------------------------------------------------------------------
// \ru Умножение на число \en The multiplication by a number
// ---
inline
MbHomogeneous MbHomogeneous::operator * ( double factor ) const {
return MbHomogeneous( x * factor, y * factor, w * factor );
}
//------------------------------------------------------------------------------
// \ru Деление на число \en The division by a number
// ---
inline
MbHomogeneous MbHomogeneous::operator / ( double factor ) const
{
if ( factor != 0 ) {
factor = 1.0 / factor;
return MbHomogeneous( x * factor, y * factor , w * factor );
}
else {
return MbHomogeneous( x, y, w );
}
}
//------------------------------------------------------------------------------
// \ru Проверить на равенство. \en Check for equality.
// ---
inline
bool MbHomogeneous::operator == ( const MbHomogeneous & with ) const {
return IsSame( with, Math::LengthEps );
}
//------------------------------------------------------------------------------
// \ru Проверить на неравенство. \en Check for inequality.
// ---
inline
bool MbHomogeneous::operator != ( const MbHomogeneous & with ) const {
return !( *this == with );
}
//------------------------------------------------------------------------------
/** \brief \ru Являются ли объекты равными?
\en Are the objects equal? \~
\details \ru Равными считаются объекты, данные которых равны с заданной точностью.
\en The objects are equal if their data are equal with a given accuracy. \~
\param[in] other - \ru Объект для сравнения.
\en The object to compare. \~
\param[in] accuracy - \ru Точность сравнения.
\en The accuracy to compare. \~
\return \ru Равны ли объекты.
\en Whether the objects are equal.
*/
inline
bool MbHomogeneous::IsSame( const MbHomogeneous & other, double accuracy ) const
{
return ( (::fabs(x - other.x) < accuracy) &&
(::fabs(y - other.y) < accuracy) &&
(::fabs(w - other.w) < accuracy) );
}
////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
//
// \ru Глобальные функции \en Global functions
//
////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
namespace c3d // namespace C3D
{
//------------------------------------------------------------------------------
/** \brief \ru Разделение координат и весов.
\en Separation of coordinates and weights. \~
\details \ru Разделение координат и весов. \n
Дополнительная координата точки (вес) вводится для удобства работы с неоднородными рациональными сплайнами.\n
\en Separation of coordinates and weights. \n
Additional coordinate of a point (weight) is introduced for the convenience of working with non-uniform rational splines. \n \~
\ingroup Mathematic_Base_2D
*/
// ---
template <typename PointParamVector, typename PointVector>
void SplitHomoVector( const PointParamVector & hList, PointVector & uvList )
{
const size_t sz = hList.size();
uvList.clear();
uvList.reserve( sz );
for ( size_t n = 0; n < sz; ++n ) {
uvList.push_back( MbCartPoint( hList[n].x, hList[n].y ) );
}
}
//------------------------------------------------------------------------------
/** \brief \ru Разделение координат и весов.
\en Separation of coordinates and weights. \~
\details \ru Разделение координат и весов. \n
Дополнительная координата точки (вес) вводится для удобства работы с неоднородными рациональными сплайнами.\n
\en Separation of coordinates and weights. \n
Additional coordinate of a point (weight) is introduced for the convenience of working with non-uniform rational splines. \n \~
\ingroup Mathematic_Base_2D
*/
// ---
template <typename PointParamVector, typename PointVector, typename ParamVector>
void SplitHomoVector( const PointParamVector & hList, PointVector & uvList, ParamVector & tList )
{
const size_t sz = hList.size();
uvList.clear();
tList.clear();
uvList.reserve( sz );
tList.reserve( sz );
for ( size_t n = 0; n < sz; ++n ) {
uvList.push_back( MbCartPoint( hList[n].x, hList[n].y ) );
tList.push_back( hList[n].w );
}
}
} // namespace C3D
#endif // __MB_HOMOGENIUS_H