/*
* PROJECT: NyARToolkit(Extension)
* --------------------------------------------------------------------------------
* The NyARToolkit is Java edition ARToolKit class library.
* Copyright (C)2008-2009 Ryo Iizuka
*
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*
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*
* You should have received a copy of the GNU General Public License
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*
* For further information please contact.
* http://nyatla.jp/nyatoolkit/
* <airmail(at)ebony.plala.or.jp> or <nyatla(at)nyatla.jp>
*
*/
package jp.nyatla.nyartoolkit.core.utils;
import jp.nyatla.nyartoolkit.core.types.NyARIntPoint2d;
/**
* このクラスは、距離マップを利用した、頂点集合同士のマッチング処理機能を提供します。
* 2つの点集合同士を比較して、集合の各点同士の距離が最も近くになる組み合わせを計算します。
* <p>アルゴリズム -
* 2つの点集合の総当たりの距離マップを作り、その距離が小さいのものから順に抽出することで、
* 其々の点の移動距離が最小になる組み合わせを計算します。
* </p>
* <p>使い方 -
* このクラスは、まず距離マップを作るために距離値をセットして、次に組み合わせを得る手順で使います。
* 距離マップには行と列があります。列を基準値、行を比較値として、その距離値を格納します。
* 行と列の距離マップを作り終えたら、組合せを計算します。
* <ol>
* <li>{@link #setMapSize}関数で、マップサイズ（比較する頂点数）を設定する。
* <li>{@link #setDist},または{@link #setPointDists}で、距離マップに全ての値を書き込む。
* <li>
* </ol>
* </p>
*/
public class NyARDistMap
{
/** 処理用のデータ型*/
protected class DistItem
{
public int row;
public int col;
public int dist;
}
/** 距離マップ用の配列*/
protected DistItem[] _map;
/** ワーク変数*/
protected int _min_dist;
/** ワーク変数*/
protected int _min_dist_index;
/** ワーク変数*/
protected int _size_row;
/** ワーク変数*/
protected int _size_col;
/**
* コンストラクタです。
* マップの最大サイズを指定して、インスタンスを作成します。
* @param i_max_col
* マップの最大列数
* @param i_max_row
* マップの最大行数
*/
public NyARDistMap(int i_max_col,int i_max_row)
{
this._min_dist=Integer.MAX_VALUE;
this._min_dist_index=0;
this._size_col=i_max_col;
this._size_row=i_max_row;
this._map=new DistItem[i_max_col*i_max_row];
for(int i=0;i<i_max_col*i_max_row;i++){
this._map[i]=new DistItem();
}
}
/**
* この関数は、マップのサイズを指定します。
* 値は初期化されません。
* @param i_col
* 新しい列数。
* @param i_row
* 新しい行数。
*/
public void setMapSize(int i_col,int i_row)
{
this._size_row=i_row;
this._size_col=i_col;
}
/**
* この関数は、列と行を指定して、距離値1個をマップにセットします。
* <p>注意 -
* このAPIは低速です。性能が必要な時は、{@link #setPointDists}を参考に、一括書込みする関数を検討してください。
* </p>
* @param i_col
* 列のインデクスを指定します。
* @param i_row
* 行のインデクスを指定します。
* @param i_dist
* その行と列の距離値を指定します。
*/
public void setDist(int i_col,int i_row,int i_dist)
{
this._min_dist_index=this._size_col*i_row+i_col;
DistItem item=this._map[this._min_dist_index];
item.col=i_col;
item.row=i_row;
item.dist=i_dist;
//最小値・最大値の再計算
if(i_dist<this._min_dist){
this._min_dist=i_dist;
}
return;
}
/**
* この関数は、２つの座標点配列同士の距離値を一括してマップにセットします。
* <p>
* 実装メモ -
* 点のフォーマットが合わない実装されている場合は、この関数参考にオーバーロードしてください。
* </p>
* @param i_vertex_r
* 比較する頂点群を格納した配列。
* @param i_row_len
* i_vertex_rの有効な要素数
* @param i_vertex_c
* 基準となる頂点群を格納した配列
* @param i_col_len
* i_vertex_cの有効な要素数
*/
public void setPointDists(NyARIntPoint2d[] i_vertex_r,int i_row_len,NyARIntPoint2d[] i_vertex_c,int i_col_len)
{
DistItem[] map=this._map;
//distortionMapを作成。ついでに最小値のインデクスも取得
int min_index=0;
int min_dist =Integer.MAX_VALUE;
int idx=0;
for(int r=0;r<i_row_len;r++){
for(int c=0;c<i_col_len;c++){
map[idx].col=c;
map[idx].row=r;
int d=i_vertex_r[r].sqDist(i_vertex_c[c]);
map[idx].dist=d;
if(min_dist>d){
min_index=idx;
min_dist=d;
}
idx++;
}
}
this._min_dist=min_dist;
this._min_dist_index=min_index;
this._size_col=i_col_len;
this._size_row=i_row_len;
return;
}
/**
* この関数は、現在の距離マップから、col要素に対するrow要素の組合せを計算します。
* colに対して適したrow要素が見つからない場合は、o_rowindexの該当要素に-1を設定します。
* この関数は内部データを不可逆に変更します。計算後は、距離マップの再セットが必要です。
* @param o_rowindex
* 組合せを受け取る配列です。
* col[n]に対するrow[m]のインデクス番号mを、o_rowindex[n]に返します。
*/
public void getMinimumPair(int[] o_rowindex)
{
DistItem[] map=this._map;
int map_length=this._size_col*this._size_row;
int col_len=this._size_col;
//[0]と差し替え
DistItem temp_map;
temp_map=map[0];
map[0]=map[this._min_dist_index];
map[this._min_dist_index]=temp_map;
for(int i=0;i<o_rowindex.length;i++){
o_rowindex[i]=-1;
}
if(map_length==0){
return;
}
//値の保管
o_rowindex[map[0].col]=map[0].row;
//ソートして、0番目以降のデータを探す
for(int i=1;i<col_len;i++){
int min_index=0;
//r,cのものを除外しながら最小値を得る。
int reject_c=map[i-1].col;
int reject_r=map[i-1].row;
int min_dist=Integer.MAX_VALUE;
if(1>=map_length-col_len){
break;
}
for(int i2=i;i2<map_length;){
//除外条件？
if(map[i2].col==reject_c || map[i2].row==reject_r){
//非検索対象→インスタンスの差し替えと、検索長の減算
temp_map=map[i2];
map[i2]=map[map_length-1];
map[map_length-1]=temp_map;
map_length--;
}else{
int d=map[i2].dist;
if(min_dist>d){
min_index=i2;
min_dist=d;
}
i2++;
}
}
//[i]の値の差し替え
temp_map=map[i];
map[i]=map[min_index];
map[min_index]=temp_map;
//値の保管
o_rowindex[map[i].col]=map[i].row;
}
return;
}
}