src/line-geometry.cpp

   1 #define __LINE_GEOMETRY_C__
   2
   3 /*
   4  * Routines for dealing with lines (intersections, etc.)
   5  *
   6  * Authors:
   7  *   Maximilian Albert <Anhalter42@gmx.de>
   8  *
   9  * Copyright (C) 2007 authors
  10  *
  11  * Released under GNU GPL, read the file 'COPYING' for more information
  12  */
  13
  14 #include "line-geometry.h"
  15 #include "inkscape.h"
  16 #include "desktop-style.h"
  17 #include "desktop-handles.h"
  18 #include "display/sp-canvas.h"
  19 #include "display/sodipodi-ctrl.h"
  20 //#include "display/curve.cpp"
  21
  22 namespace Box3D {
  23
  24 /**
  25  * Draw a line beginning at 'start'. If is_endpoint is true, use 'vec' as the endpoint
  26  * of the segment. Otherwise interpret it as the direction of the line.
  27  * FIXME: Think of a better way to distinguish between the two constructors of lines.
  28  */
  29 Line::Line(NR::Point const &start, NR::Point const &vec, bool is_endpoint) {
  30     pt = start;
  31     if (is_endpoint)
  32         v_dir = vec - start;
  33     else
  34         v_dir = vec;
  35     normal = v_dir.ccw();
  36     d0 = NR::dot(normal, pt);
  37 }
  38
  39 Line::Line(Line const &line) {
  40     pt = line.pt;
  41     v_dir = line.v_dir;
  42     normal = line.normal;
  43     d0 = line.d0;
  44 }
  45
  46 Line &Line::operator=(Line const &line) {
  47     pt = line.pt;
  48     v_dir = line.v_dir;
  49     normal = line.normal;
  50     d0 = line.d0;
  51
  52     return *this;
  53 }
  54
  55 NR::Maybe<NR::Point> Line::intersect(Line const &line) {
  56     NR::Coord denom = NR::dot(v_dir, line.normal);
  57     NR::Maybe<NR::Point> no_point = NR::Nothing();
  58     g_return_val_if_fail(fabs(denom) > 1e-6, no_point );
  59
  60     NR::Coord lambda = (line.d0 - NR::dot(pt, line.normal)) / denom;
  61     return pt + lambda * v_dir;
  62 }
  63
  64 void Line::set_direction(NR::Point const &dir)
  65 {
  66     v_dir = dir;
  67     normal = v_dir.ccw();
  68     d0 = NR::dot(normal, pt);
  69 }
  70
  71 NR::Point Line::closest_to(NR::Point const &pt)
  72 {
  73         /* return the intersection of this line with a perpendicular line passing through pt */
  74     NR::Maybe<NR::Point> result = this->intersect(Line(pt, (this->v_dir).ccw(), false));
  75     g_return_val_if_fail (result, NR::Point (0.0, 0.0));
  76     return *result;
  77 }
  78
  79 double Line::lambda (NR::Point const pt)
  80 {
  81     double sign = (NR::dot (pt - this->pt, this->v_dir) > 0) ? 1.0 : -1.0;
  82     double lambda = sign * NR::L2 (pt - this->pt);
  83     // FIXME: It may speed things up (but how much?) if we assume that
  84     //        pt lies on the line and thus skip the following test
  85     NR::Point test = point_from_lambda (lambda);
  86     if (!pts_coincide (pt, test)) {
  87         g_warning ("Point does not lie on line.\n");
  88         return 0;
  89     }
  90     return lambda;
  91 }
  92
  93 inline static double determinant (NR::Point const &a, NR::Point const &b)
  94 {
  95     return (a[NR::X] * b[NR::Y] - a[NR::Y] * b[NR::X]);
  96 }
  97
  98 /* The coordinates of w with respect to the basis {v1, v2} */
  99 std::pair<double, double> coordinates (NR::Point const &v1, NR::Point const &v2, NR::Point const &w)
 100 {
 101     double det = determinant (v1, v2);;
 102     if (fabs (det) < epsilon) {
 103         // vectors are not linearly independent; we indicate this in the return value(s)
 104         return std::make_pair (HUGE_VAL, HUGE_VAL);
 105     }
 106
 107     double lambda1 = determinant (w, v2) / det;
 108     double lambda2 = determinant (v1, w) / det;
 109     return std::make_pair (lambda1, lambda2);
 110 }
 111
 112 /* whether w lies inside the sector spanned by v1 and v2 */
 113 bool lies_in_sector (NR::Point const &v1, NR::Point const &v2, NR::Point const &w)
 114 {
 115     std::pair<double, double> coords = coordinates (v1, v2, w);
 116     if (coords.first == HUGE_VAL) {
 117         // catch the case that the vectors are not linearly independent
 118         // FIXME: Can we assume that it's safe to return true if the vectors point in different directions?
 119         return (NR::dot (v1, v2) < 0);
 120     }
 121     return (coords.first >= 0 and coords.second >= 0);
 122 }
 123
 124 static double pos_angle (NR::Point A, NR::Point B)
 125 {
 126     return fabs (NR::atan2 (A) - NR::atan2 (B));
 127 }
 128
 129 /*
 130  * Returns the two corners of the quadrangle A, B, C, D spanning the edge that is hit by a semiline
 131  * starting at pt and going into direction dir.
 132  * If none of the sides is hit, it returns a pair containing two identical points.
 133  */
 134 std::pair<NR::Point, NR::Point>
 135 side_of_intersection (NR::Point const &A, NR::Point const &B, NR::Point const &C, NR::Point const &D,
 136                       NR::Point const &pt, NR::Point const &dir)
 137 {
 138     NR::Point dir_A (A - pt);
 139     NR::Point dir_B (B - pt);
 140     NR::Point dir_C (C - pt);
 141     NR::Point dir_D (D - pt);
 142
 143     std::pair<NR::Point, NR::Point> result;
 144     double angle = -1;
 145     double tmp_angle;
 146
 147     if (lies_in_sector (dir_A, dir_B, dir)) {
 148         result = std::make_pair (A, B);
 149         angle = pos_angle (dir_A, dir_B);
 150     }
 151     if (lies_in_sector (dir_B, dir_C, dir)) {
 152         tmp_angle = pos_angle (dir_B, dir_C);
 153         if (tmp_angle > angle) {
 154             angle = tmp_angle;
 155             result = std::make_pair (B, C);
 156         }
 157     }
 158     if (lies_in_sector (dir_C, dir_D, dir)) {
 159         tmp_angle = pos_angle (dir_C, dir_D);
 160         if (tmp_angle > angle) {
 161             angle = tmp_angle;
 162             result = std::make_pair (C, D);
 163         }
 164     }
 165     if (lies_in_sector (dir_D, dir_A, dir)) {
 166         tmp_angle = pos_angle (dir_D, dir_A);
 167         if (tmp_angle > angle) {
 168             angle = tmp_angle;
 169             result = std::make_pair (D, A);
 170         }
 171     }
 172     if (angle == -1) {
 173         // no intersection found; return a pair containing two identical points
 174         return std::make_pair (A, A);
 175     } else {
 176         return result;
 177     }
 178 }
 179
 180 double cross_ratio (NR::Point const &A, NR::Point const &B, NR::Point const &C, NR::Point const &D)
 181 {
 182     Line line (A, D);
 183     double lambda_A = line.lambda (A);
 184     double lambda_B = line.lambda (B);
 185     double lambda_C = line.lambda (C);
 186     double lambda_D = line.lambda (D);
 187
 188     if (fabs (lambda_D - lambda_A) < epsilon || fabs (lambda_C - lambda_B) < epsilon) {
 189         // FIXME: What should we return if the cross ratio can't be computed?
 190         return 0;
 191         //return NR_HUGE;
 192     }
 193     return (((lambda_C - lambda_A) / (lambda_D - lambda_A)) * ((lambda_D - lambda_B) / (lambda_C - lambda_B)));
 194 }
 195
 196 double cross_ratio (VanishingPoint const &V, NR::Point const &B, NR::Point const &C, NR::Point const &D)
 197 {
 198     if (V.is_finite()) {
 199         return cross_ratio (V.get_pos(), B, C, D);
 200     } else {
 201         Line line (B, D);
 202         double lambda_B = line.lambda (B);
 203         double lambda_C = line.lambda (C);
 204         double lambda_D = line.lambda (D);
 205
 206         if (fabs (lambda_C - lambda_B) < epsilon) {
 207             // FIXME: What should we return if the cross ratio can't be computed?
 208             return 0;
 209             //return NR_HUGE;
 210         }
 211         return (lambda_D - lambda_B) / (lambda_C - lambda_B);
 212     }
 213 }
 214
 215 NR::Point fourth_pt_with_given_cross_ratio (NR::Point const &A, NR::Point const &C, NR::Point const &D, double gamma)
 216 {
 217     Line line (A, D);
 218     double lambda_A = line.lambda (A);
 219     double lambda_C = line.lambda (C);
 220     double lambda_D = line.lambda (D);
 221
 222     double beta = (lambda_C - lambda_A) / (lambda_D - lambda_A);
 223     if (fabs (beta - gamma) < epsilon) {
 224         // FIXME: How to handle the case when the point can't be computed?
 225         // g_warning ("Cannot compute point with given cross ratio.\n");
 226         return NR::Point (0.0, 0.0);
 227     }
 228     return line.point_from_lambda ((beta * lambda_D - gamma * lambda_C) / (beta - gamma));
 229 }
 230
 231 void create_canvas_point(NR::Point const &pos, double size, guint32 rgba)
 232 {
 233     SPDesktop *desktop = inkscape_active_desktop();
 234     SPCanvasItem * canvas_pt = sp_canvas_item_new(sp_desktop_controls(desktop), SP_TYPE_CTRL,
 235                           "size", size,
 236                           "filled", 1,
 237                           "fill_color", rgba,
 238                           "stroked", 1,
 239                           "stroke_color", 0x000000ff,
 240                           NULL);
 241     SP_CTRL(canvas_pt)->moveto(pos);
 242 }
 243
 244 void create_canvas_line(NR::Point const &p1, NR::Point const &p2, guint32 rgba)
 245 {
 246     SPDesktop *desktop = inkscape_active_desktop();
 247     SPCanvasItem *line = sp_canvas_item_new(sp_desktop_controls(desktop),
 248                                                             SP_TYPE_CTRLLINE, NULL);
 249     sp_ctrlline_set_coords(SP_CTRLLINE(line), p1, p2);
 250     sp_ctrlline_set_rgba32 (SP_CTRLLINE(line), rgba);
 251     sp_canvas_item_show (line);
 252 }
 253
 254 } // namespace Box3D
 255
 256 /*
 257   Local Variables:
 258   mode:c++
 259   c-file-style:"stroustrup"
 260   c-file-offsets:((innamespace . 0)(inline-open . 0)(case-label . +))
 261   indent-tabs-mode:nil
 262   fill-column:99
 263   End:
 264 */
 265 // vim: filetype=cpp:expandtab:shiftwidth=4:tabstop=8:softtabstop=4:encoding=utf-8:textwidth=99 :