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     if (fabs(denom) < 1e-6)
  59         return no_point;
  60
  61     NR::Coord lambda = (line.d0 - NR::dot(pt, line.normal)) / denom;
  62     return pt + lambda * v_dir;
  63 }
  64
  65 void Line::set_direction(NR::Point const &dir)
  66 {
  67     v_dir = dir;
  68     normal = v_dir.ccw();
  69     d0 = NR::dot(normal, pt);
  70 }
  71
  72 NR::Point Line::closest_to(NR::Point const &pt)
  73 {
  74         /* return the intersection of this line with a perpendicular line passing through pt */
  75     NR::Maybe<NR::Point> result = this->intersect(Line(pt, (this->v_dir).ccw(), false));
  76     g_return_val_if_fail (result, NR::Point (0.0, 0.0));
  77     return *result;
  78 }
  79
  80 double Line::lambda (NR::Point const pt)
  81 {
  82     double sign = (NR::dot (pt - this->pt, this->v_dir) > 0) ? 1.0 : -1.0;
  83     double lambda = sign * NR::L2 (pt - this->pt);
  84     // FIXME: It may speed things up (but how much?) if we assume that
  85     //        pt lies on the line and thus skip the following test
  86     NR::Point test = point_from_lambda (lambda);
  87     if (!pts_coincide (pt, test)) {
  88         g_warning ("Point does not lie on line.\n");
  89         return 0;
  90     }
  91     return lambda;
  92 }
  93
  94 inline static double determinant (NR::Point const &a, NR::Point const &b)
  95 {
  96     return (a[NR::X] * b[NR::Y] - a[NR::Y] * b[NR::X]);
  97 }
  98
  99 /* The coordinates of w with respect to the basis {v1, v2} */
 100 std::pair<double, double> coordinates (NR::Point const &v1, NR::Point const &v2, NR::Point const &w)
 101 {
 102     double det = determinant (v1, v2);;
 103     if (fabs (det) < epsilon) {
 104         // vectors are not linearly independent; we indicate this in the return value(s)
 105         return std::make_pair (HUGE_VAL, HUGE_VAL);
 106     }
 107
 108     double lambda1 = determinant (w, v2) / det;
 109     double lambda2 = determinant (v1, w) / det;
 110     return std::make_pair (lambda1, lambda2);
 111 }
 112
 113 /* whether w lies inside the sector spanned by v1 and v2 */
 114 bool lies_in_sector (NR::Point const &v1, NR::Point const &v2, NR::Point const &w)
 115 {
 116     std::pair<double, double> coords = coordinates (v1, v2, w);
 117     if (coords.first == HUGE_VAL) {
 118         // catch the case that the vectors are not linearly independent
 119         // FIXME: Can we assume that it's safe to return true if the vectors point in different directions?
 120         return (NR::dot (v1, v2) < 0);
 121     }
 122     return (coords.first >= 0 and coords.second >= 0);
 123 }
 124
 125 bool lies_in_quadrangle (NR::Point const &A, NR::Point const &B, NR::Point const &C, NR::Point const &D, NR::Point const &pt)
 126 {
 127     return (lies_in_sector (D - A, B - A, pt - A) && lies_in_sector (D - C, B - C, pt - C));
 128 }
 129
 130 static double pos_angle (NR::Point v, NR::Point w)
 131 {
 132     return fabs (NR::atan2 (v) - NR::atan2 (w));
 133 }
 134
 135 /*
 136  * Returns the two corners of the quadrangle A, B, C, D spanning the edge that is hit by a semiline
 137  * starting at pt and going into direction dir.
 138  * If none of the sides is hit, it returns a pair containing two identical points.
 139  */
 140 std::pair<NR::Point, NR::Point>
 141 side_of_intersection (NR::Point const &A, NR::Point const &B, NR::Point const &C, NR::Point const &D,
 142                       NR::Point const &pt, NR::Point const &dir)
 143 {
 144     NR::Point dir_A (A - pt);
 145     NR::Point dir_B (B - pt);
 146     NR::Point dir_C (C - pt);
 147     NR::Point dir_D (D - pt);
 148
 149     std::pair<NR::Point, NR::Point> result;
 150     double angle = -1;
 151     double tmp_angle;
 152
 153     if (lies_in_sector (dir_A, dir_B, dir)) {
 154         result = std::make_pair (A, B);
 155         angle = pos_angle (dir_A, dir_B);
 156     }
 157     if (lies_in_sector (dir_B, dir_C, dir)) {
 158         tmp_angle = pos_angle (dir_B, dir_C);
 159         if (tmp_angle > angle) {
 160             angle = tmp_angle;
 161             result = std::make_pair (B, C);
 162         }
 163     }
 164     if (lies_in_sector (dir_C, dir_D, dir)) {
 165         tmp_angle = pos_angle (dir_C, dir_D);
 166         if (tmp_angle > angle) {
 167             angle = tmp_angle;
 168             result = std::make_pair (C, D);
 169         }
 170     }
 171     if (lies_in_sector (dir_D, dir_A, dir)) {
 172         tmp_angle = pos_angle (dir_D, dir_A);
 173         if (tmp_angle > angle) {
 174             angle = tmp_angle;
 175             result = std::make_pair (D, A);
 176         }
 177     }
 178     if (angle == -1) {
 179         // no intersection found; return a pair containing two identical points
 180         return std::make_pair (A, A);
 181     } else {
 182         return result;
 183     }
 184 }
 185
 186 double cross_ratio (NR::Point const &A, NR::Point const &B, NR::Point const &C, NR::Point const &D)
 187 {
 188     Line line (A, D);
 189     double lambda_A = line.lambda (A);
 190     double lambda_B = line.lambda (B);
 191     double lambda_C = line.lambda (C);
 192     double lambda_D = line.lambda (D);
 193
 194     if (fabs (lambda_D - lambda_A) < epsilon || fabs (lambda_C - lambda_B) < epsilon) {
 195         // We return NR_HUGE so that we can catch this case in the calling functions
 196         return NR_HUGE;
 197     }
 198     return (((lambda_C - lambda_A) / (lambda_D - lambda_A)) * ((lambda_D - lambda_B) / (lambda_C - lambda_B)));
 199 }
 200
 201 double cross_ratio (VanishingPoint const &V, NR::Point const &B, NR::Point const &C, NR::Point const &D)
 202 {
 203     if (V.is_finite()) {
 204         return cross_ratio (V.get_pos(), B, C, D);
 205     } else {
 206         if (B == D) {
 207             // catch this case so that the line BD below is non-degenerate
 208             return 0;
 209         }
 210         Line line (B, D);
 211         double lambda_B = line.lambda (B);
 212         double lambda_C = line.lambda (C);
 213         double lambda_D = line.lambda (D);
 214
 215         if (fabs (lambda_C - lambda_B) < epsilon) {
 216             // We return NR_HUGE so that we can catch this case in the calling functions
 217             return NR_HUGE;
 218         }
 219         return (lambda_D - lambda_B) / (lambda_C - lambda_B);
 220     }
 221 }
 222
 223 NR::Point fourth_pt_with_given_cross_ratio (NR::Point const &A, NR::Point const &C, NR::Point const &D, double gamma)
 224 {
 225     Line line (A, D);
 226     double lambda_A = line.lambda (A);
 227     double lambda_C = line.lambda (C);
 228     double lambda_D = line.lambda (D);
 229
 230     double beta = (lambda_C - lambda_A) / (lambda_D - lambda_A);
 231     if (fabs (beta - gamma) < epsilon) {
 232         // FIXME: How to handle the case when the point can't be computed?
 233         // g_warning ("Cannot compute point with given cross ratio.\n");
 234         return NR::Point (0.0, 0.0);
 235     }
 236     return line.point_from_lambda ((beta * lambda_D - gamma * lambda_C) / (beta - gamma));
 237 }
 238
 239 void create_canvas_point(NR::Point const &pos, double size, guint32 rgba)
 240 {
 241     SPDesktop *desktop = inkscape_active_desktop();
 242     SPCanvasItem * canvas_pt = sp_canvas_item_new(sp_desktop_controls(desktop), SP_TYPE_CTRL,
 243                           "size", size,
 244                           "filled", 1,
 245                           "fill_color", rgba,
 246                           "stroked", 1,
 247                           "stroke_color", 0x000000ff,
 248                           NULL);
 249     SP_CTRL(canvas_pt)->moveto(pos);
 250 }
 251
 252 void create_canvas_line(NR::Point const &p1, NR::Point const &p2, guint32 rgba)
 253 {
 254     SPDesktop *desktop = inkscape_active_desktop();
 255     SPCanvasItem *line = sp_canvas_item_new(sp_desktop_controls(desktop),
 256                                                             SP_TYPE_CTRLLINE, NULL);
 257     sp_ctrlline_set_coords(SP_CTRLLINE(line), p1, p2);
 258     sp_ctrlline_set_rgba32 (SP_CTRLLINE(line), rgba);
 259     sp_canvas_item_show (line);
 260 }
 261
 262 } // namespace Box3D
 263
 264 /*
 265   Local Variables:
 266   mode:c++
 267   c-file-style:"stroustrup"
 268   c-file-offsets:((innamespace . 0)(inline-open . 0)(case-label . +))
 269   indent-tabs-mode:nil
 270   fill-column:99
 271   End:
 272 */
 273 // vim: filetype=cpp:expandtab:shiftwidth=4:tabstop=8:softtabstop=4:encoding=utf-8:textwidth=99 :