src/transf_mat_3x4.cpp

   1 #define SEEN_TRANSF_MAT_3x4_C
   2
   3 /*
   4  * 3x4 transformation matrix to map points from projective 3-space into the projective plane
   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 "transf_mat_3x4.h"
  15 #include <gtk/gtk.h>
  16 #include "svg/stringstream.h"
  17 #include "syseq.h"
  18 #include "libnr/nr-matrix.h"
  19 #include "document.h"
  20 #include "inkscape.h"
  21
  22 namespace Proj {
  23
  24 TransfMat3x4::TransfMat3x4 () {
  25     for (unsigned int i = 0; i < 3; ++i) {
  26         for (unsigned int j = 0; j < 4; ++j) {
  27             tmat[i][j] = (i == j ? 1 : 0); // or should we initialize all values with 0? does it matter at all?
  28         }
  29     }
  30 }
  31
  32 TransfMat3x4::TransfMat3x4 (Proj::Pt2 vp_x, Proj::Pt2 vp_y, Proj::Pt2 vp_z, Proj::Pt2 origin) {
  33     for (unsigned int i = 0; i < 3; ++i) {
  34         tmat[i][0] = vp_x[i];
  35         tmat[i][1] = vp_y[i];
  36         tmat[i][2] = vp_z[i];
  37         tmat[i][3] = origin[i];
  38     }
  39 }
  40
  41 TransfMat3x4::TransfMat3x4(TransfMat3x4 const &rhs) {
  42     for (unsigned int i = 0; i < 3; ++i) {
  43         for (unsigned int j = 0; j < 4; ++j) {
  44             tmat[i][j] = rhs.tmat[i][j];
  45         }
  46     }
  47 }
  48
  49 Pt2
  50 TransfMat3x4::column (Proj::Axis axis) const {
  51     return Proj::Pt2 (tmat[0][axis], tmat[1][axis], tmat[2][axis]);
  52 }
  53
  54 Pt2
  55 TransfMat3x4::image (Pt3 const &point) {
  56     double x = tmat[0][0] * point[0] + tmat[0][1] * point[1] + tmat[0][2] * point[2] + tmat[0][3] * point[3];
  57     double y = tmat[1][0] * point[0] + tmat[1][1] * point[1] + tmat[1][2] * point[2] + tmat[1][3] * point[3];
  58     double w = tmat[2][0] * point[0] + tmat[2][1] * point[1] + tmat[2][2] * point[2] + tmat[2][3] * point[3];
  59
  60     return Pt2 (x, y, w);
  61 }
  62
  63 Pt3
  64 TransfMat3x4::preimage (NR::Point const &pt, double coord, Proj::Axis axis) {
  65     double x[4];
  66     double v[3];
  67     v[0] = pt[NR::X];
  68     v[1] = pt[NR::Y];
  69     v[2] = 1.0;
  70     int index = (int) axis;
  71
  72     SysEq::SolutionKind sol = SysEq::gaussjord_solve<3,4>(tmat, x, v, index, coord, true);
  73
  74     if (sol != SysEq::unique) {
  75         if (sol == SysEq::no_solution) {
  76             g_print ("No solution. Please investigate.\n");
  77         } else {
  78             g_print ("Infinitely many solutions. Please investigate.\n");
  79         }
  80     }
  81     return Pt3(x[0], x[1], x[2], x[3]);
  82 }
  83
  84 void
  85 TransfMat3x4::set_image_pt (Proj::Axis axis, Proj::Pt2 const &pt) {
  86     // FIXME: Do we need to adapt the coordinates in any way or can we just use them as they are?
  87     for (int i = 0; i < 3; ++i) {
  88         tmat[i][axis] = pt[i];
  89     }
  90 }
  91
  92 void
  93 TransfMat3x4::toggle_finite (Proj::Axis axis) {
  94     g_return_if_fail (axis != Proj::W);
  95     if (has_finite_image(axis)) {
  96         NR::Point dir (column(axis).affine());
  97         NR::Point origin (column(Proj::W).affine());
  98         dir -= origin;
  99         set_column (axis, Proj::Pt2(dir[NR::X], dir[NR::Y], 0));
 100     } else {
 101         Proj::Pt2 dir (column(axis));
 102         Proj::Pt2 origin (column(Proj::W).affine());
 103         dir = dir + origin;
 104         dir[2] = 1.0;
 105         set_column (axis, dir);
 106     }
 107 }
 108
 109 gchar *
 110 TransfMat3x4::pt_to_str (Proj::Axis axis) {
 111     Inkscape::SVGOStringStream os;
 112     os << tmat[0][axis] << " : "
 113        << tmat[1][axis] << " : "
 114        << tmat[2][axis];
 115     return g_strdup(os.str().c_str());
 116 }
 117
 118 bool
 119 TransfMat3x4::operator==(const TransfMat3x4 &rhs) const
 120 {
 121     // Should we allow a certain tolerance or "normalize" the matrices first?
 122     for (int i = 0; i < 3; ++i) {
 123         Proj::Pt2 pt1 = column(Proj::axes[i]);
 124         Proj::Pt2 pt2 = rhs.column(Proj::axes[i]);
 125         if (pt1 != pt2) {
 126             return false;
 127         }
 128     }
 129     return true;
 130 }
 131
 132 /* multiply a projective matrix by an affine matrix */
 133 TransfMat3x4
 134 TransfMat3x4::operator*(NR::Matrix const &A) const {
 135     TransfMat3x4 ret;
 136
 137     // Is it safe to always use the currently active document?
 138     double h = sp_document_height(inkscape_active_document());
 139
 140     /*
 141      * Note: The strange multiplication involving the document height is due to the buggy
 142      *       intertwining of SVG and document coordinates. Essentially, what we do is first
 143      *       convert from "real-world" to SVG coordinates, then apply the transformation A
 144      *       (by multiplying with the NR::Matrix) and then convert back from SVG to real-world
 145      *       coordinates. Maybe there is even a more Inkscape-ish way to achieve this?
 146      *       Once Inkscape has gotton rid of the two different coordiate systems, we can change
 147      *       this function to an ordinary matrix multiplication.
 148      */
 149     for (int j = 0; j < 4; ++j) {
 150         ret.tmat[0][j] = A[0]*tmat[0][j] + A[2]*(h*tmat[2][j] - tmat[1][j]) + A[4]*tmat[2][j];
 151         ret.tmat[1][j] = A[1]*tmat[0][j] + A[3]*(h*tmat[2][j] - tmat[1][j]) + A[5]*tmat[2][j];
 152         ret.tmat[2][j] = tmat[2][j];
 153
 154         ret.tmat[1][j] = h*ret.tmat[2][j] - ret.tmat[1][j]; // switch back from SVG to desktop coordinates
 155     }
 156
 157     return ret;
 158 }
 159
 160 // FIXME: Shouldn't rather operator* call operator*= for efficiency? (Because in operator*=
 161 //        there is in principle no need to create a temporary object, which happens in the assignment)
 162 TransfMat3x4 &
 163 TransfMat3x4::operator*=(NR::Matrix const &A) {
 164     *this = *this * A;
 165     return *this;
 166 }
 167
 168 void
 169 TransfMat3x4::copy_tmat(double rhs[3][4]) {
 170     for (int i = 0; i < 3; ++i) {
 171         for (int j = 0; j < 4; ++j) {
 172             rhs[i][j] = tmat[i][j];
 173         }
 174     }
 175 }
 176
 177 void
 178 TransfMat3x4::print () const {
 179   g_print ("Transformation matrix:\n");
 180   for (int i = 0; i < 3; ++i) {
 181     g_print ("  ");
 182     for (int j = 0; j < 4; ++j) {
 183       g_print ("%8.2f ", tmat[i][j]);
 184     }
 185     g_print ("\n");
 186   }
 187 }
 188
 189 void
 190 TransfMat3x4::normalize_column (Proj::Axis axis) {
 191     Proj::Pt2 new_col(column(axis));
 192     new_col.normalize();
 193     set_image_pt(axis, new_col);
 194 }
 195
 196
 197 } // namespace Proj
 198
 199 /*
 200   Local Variables:
 201   mode:c++
 202   c-file-style:"stroustrup"
 203   c-file-offsets:((innamespace . 0)(inline-open . 0)(case-label . +))
 204   indent-tabs-mode:nil
 205   fill-column:99
 206   End:
 207 */
 208 // vim: filetype=cpp:expandtab:shiftwidth=4:tabstop=8:softtabstop=4:encoding=utf-8:textwidth=99 :