Quellcodebibliothek Statistik Leitseite products/sources/formale Sprachen/C/MySQL/test/   (MySQL Server Version 8.1-8.4©)  Datei vom 12.11.2025 mit Größe 5 kB image not shown  

Quelle  umeyama.cpp   Sprache: C

 
// This file is part of Eigen, a lightweight C++ template library
// for linear algebra.
//
// Copyright (C) 2009 Hauke Heibel <hauke.heibel@gmail.com>
//
// 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/Core>
#include <Eigen/Geometry>

#include <Eigen/LU> // required for MatrixBase::determinant
#include <Eigen/SVD> // required for SVD

using namespace Eigen;

//  Constructs a random matrix from the unitary group U(size).
template <typename T>
Eigen::Matrix<T, Eigen::Dynamic, Eigen::Dynamic> randMatrixUnitary(int size)
{
  typedef T Scalar;
  typedef Eigen::Matrix<Scalar, Eigen::Dynamic, Eigen::Dynamic> MatrixType;

  MatrixType Q;

  int max_tries = 40;
  bool is_unitary = false;

  while (!is_unitary && max_tries > 0)
  {
    // initialize random matrix
    Q = MatrixType::Random(size, size);

    // orthogonalize columns using the Gram-Schmidt algorithm
    for (int col = 0; col < size; ++col)
    {
      typename MatrixType::ColXpr colVec = Q.col(col);
      for (int prevCol = 0; prevCol < col; ++prevCol)
      {
        typename MatrixType::ColXpr prevColVec = Q.col(prevCol);
        colVec -= colVec.dot(prevColVec)*prevColVec;
      }
      Q.col(col) = colVec.normalized();
    }

    // this additional orthogonalization is not necessary in theory but should enhance
    // the numerical orthogonality of the matrix
    for (int row = 0; row < size; ++row)
    {
      typename MatrixType::RowXpr rowVec = Q.row(row);
      for (int prevRow = 0; prevRow < row; ++prevRow)
      {
        typename MatrixType::RowXpr prevRowVec = Q.row(prevRow);
        rowVec -= rowVec.dot(prevRowVec)*prevRowVec;
      }
      Q.row(row) = rowVec.normalized();
    }

    // final check
    is_unitary = Q.isUnitary();
    --max_tries;
  }

  if (max_tries == 0)
    eigen_assert(false && "randMatrixUnitary: Could not construct unitary matrix!");

  return Q;
}

//  Constructs a random matrix from the special unitary group SU(size).
template <typename T>
Eigen::Matrix<T, Eigen::Dynamic, Eigen::Dynamic> randMatrixSpecialUnitary(int size)
{
  typedef T Scalar;

  typedef Eigen::Matrix<Scalar, Eigen::Dynamic, Eigen::Dynamic> MatrixType;

  // initialize unitary matrix
  MatrixType Q = randMatrixUnitary<Scalar>(size);

  // tweak the first column to make the determinant be 1
  Q.col(0) *= numext::conj(Q.determinant());

  return Q;
}

template <typename MatrixType>
void run_test(int dim, int num_elements)
{
  using std::abs;
  typedef typename internal::traits<MatrixType>::Scalar Scalar;
  typedef Matrix<Scalar, Eigen::Dynamic, Eigen::Dynamic> MatrixX;
  typedef Matrix<Scalar, Eigen::Dynamic, 1> VectorX;

  // MUST be positive because in any other case det(cR_t) may become negative for
  // odd dimensions!
  const Scalar c = abs(internal::random<Scalar>());

  MatrixX R = randMatrixSpecialUnitary<Scalar>(dim);
  VectorX t = Scalar(50)*VectorX::Random(dim,1);

  MatrixX cR_t = MatrixX::Identity(dim+1,dim+1);
  cR_t.block(0,0,dim,dim) = c*R;
  cR_t.block(0,dim,dim,1) = t;

  MatrixX src = MatrixX::Random(dim+1, num_elements);
  src.row(dim) = Matrix<Scalar, 1, Dynamic>::Constant(num_elements, Scalar(1));

  MatrixX dst = cR_t*src;

  MatrixX cR_t_umeyama = umeyama(src.block(0,0,dim,num_elements), dst.block(0,0,dim,num_elements));

  const Scalar error = ( cR_t_umeyama*src - dst ).norm() / dst.norm();
  VERIFY(error < Scalar(40)*std::numeric_limits<Scalar>::epsilon());
}

template<typename Scalar, int Dimension>
void run_fixed_size_test(int num_elements)
{
  using std::abs;
  typedef Matrix<Scalar, Dimension+1, Dynamic> MatrixX;
  typedef Matrix<Scalar, Dimension+1, Dimension+1> HomMatrix;
  typedef Matrix<Scalar, Dimension, Dimension> FixedMatrix;
  typedef Matrix<Scalar, Dimension, 1> FixedVector;

  const int dim = Dimension;

  // MUST be positive because in any other case det(cR_t) may become negative for
  // odd dimensions!
  // Also if c is to small compared to t.norm(), problem is ill-posed (cf. Bug 744)
  const Scalar c = internal::random<Scalar>(0.5, 2.0);

  FixedMatrix R = randMatrixSpecialUnitary<Scalar>(dim);
  FixedVector t = Scalar(32)*FixedVector::Random(dim,1);

  HomMatrix cR_t = HomMatrix::Identity(dim+1,dim+1);
  cR_t.block(0,0,dim,dim) = c*R;
  cR_t.block(0,dim,dim,1) = t;

  MatrixX src = MatrixX::Random(dim+1, num_elements);
  src.row(dim) = Matrix<Scalar, 1, Dynamic>::Constant(num_elements, Scalar(1));

  MatrixX dst = cR_t*src;

  Block<MatrixX, Dimension, Dynamic> src_block(src,0,0,dim,num_elements);
  Block<MatrixX, Dimension, Dynamic> dst_block(dst,0,0,dim,num_elements);

  HomMatrix cR_t_umeyama = umeyama(src_block, dst_block);

  const Scalar error = ( cR_t_umeyama*src - dst ).squaredNorm();

  VERIFY(error < Scalar(16)*std::numeric_limits<Scalar>::epsilon());
}

EIGEN_DECLARE_TEST(umeyama)
{
  for (int i=0; i<g_repeat; ++i)
  {
    const int num_elements = internal::random<int>(40,500);

    // works also for dimensions bigger than 3...
    for (int dim=2; dim<8; ++dim)
    {
      CALL_SUBTEST_1(run_test<MatrixXd>(dim, num_elements));
      CALL_SUBTEST_2(run_test<MatrixXf>(dim, num_elements));
    }

    CALL_SUBTEST_3((run_fixed_size_test<float, 2>(num_elements)));
    CALL_SUBTEST_4((run_fixed_size_test<float, 3>(num_elements)));
    CALL_SUBTEST_5((run_fixed_size_test<float, 4>(num_elements)));

    CALL_SUBTEST_6((run_fixed_size_test<double, 2>(num_elements)));
    CALL_SUBTEST_7((run_fixed_size_test<double, 3>(num_elements)));
    CALL_SUBTEST_8((run_fixed_size_test<double, 4>(num_elements)));
  }

  // Those two calls don't compile and result in meaningful error messages!
  // umeyama(MatrixXcf(),MatrixXcf());
  // umeyama(MatrixXcd(),MatrixXcd());
}

81%


¤ Dauer der Verarbeitung: 0.1 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.