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root/radiance/ray/src/common/interp2d.c
(Generate patch)

Comparing ray/src/common/interp2d.c (file contents):
Revision 2.4 by greg, Mon Feb 11 22:56:22 2013 UTC vs.
Revision 2.12 by greg, Fri Feb 15 19:15:16 2013 UTC

# Line 17 | Line 17 | static const char RCSid[] = "$Id$";
17   * each of NI2DIR surrounding directions.  To speed this
18   * calculation, we sort the data into half-planes and apply
19   * simple tests to see which neighbor is closest in each
20 < * direction.  Once we have our approximate neighborhood
20 > * angular slice.  Once we have our approximate neighborhood
21   * for a sample, we can use it in a modified Gaussian weighting
22   * with allowing local anisotropy.  Harmonic weighting is added
23   * to reduce the influence of distant neighbors.  This yields a
24   * smooth interpolation regardless of how the sample points are
25   * initially distributed.  Evaluation is accelerated by use of
26 < * a fast approximation to the atan2(y,x) function.
26 > * a fast approximation to the atan2(y,x) function and an array
27 > * of flags indicating where weights are (nearly) zero.
28   ****************************************************************/
29  
30   #include <stdio.h>
# Line 71 | Line 72 | interp2_realloc(INTERP2 *ip, int nsamps)
72                  interp2_free(ip);
73                  return(NULL);
74          }
75 <        if (nsamps == ip->ns);
75 >        if (nsamps == ip->ns)
76                  return(ip);
77          if (ip->da != NULL) {   /* will need to recompute distribution */
78                  free(ip->da);
# Line 84 | Line 85 | interp2_realloc(INTERP2 *ip, int nsamps)
85          return(ip);
86   }
87  
88 + /* Set minimum distance under which samples will start to merge */
89 + void
90 + interp2_spacing(INTERP2 *ip, double mind)
91 + {
92 +        if (mind <= 0)
93 +                return;
94 +        if ((.998*ip->dmin <= mind) & (mind <= 1.002*ip->dmin))
95 +                return;
96 +        if (ip->da != NULL) {   /* will need to recompute distribution */
97 +                free(ip->da);
98 +                ip->da = NULL;
99 +        }
100 +        ip->dmin = mind;
101 + }
102 +
103 + /* Modify smoothing parameter by the given factor */
104 + void
105 + interp2_smooth(INTERP2 *ip, double sf)
106 + {
107 +        if ((ip->smf *= sf) < NI2DSMF)
108 +                ip->smf = NI2DSMF;
109 + }
110 +
111   /* private call-back to sort position index */
112   static int
113   cmp_spos(const void *p1, const void *p2)
# Line 126 | Line 150 | encode_diameter(const INTERP2 *ip, double d)
150          return(ed);
151   }
152  
153 + /* Compute unnormalized weight for a position relative to a sample */
154 + double
155 + interp2_wti(INTERP2 *ip, const int i, double x, double y)
156 + {
157 +        double          dir, rd, r2, d2;
158 +        int             ri;
159 +                                /* get relative direction */
160 +        x -= ip->spt[i][0];
161 +        y -= ip->spt[i][1];
162 +        dir = atan2a(y, x);
163 +        dir += 2.*PI*(dir < 0);
164 +                                /* linear radius interpolation */
165 +        rd = dir * (NI2DIR/2./PI);
166 +        ri = (int)rd;
167 +        rd -= (double)ri;
168 +        rd = (1.-rd)*ip->da[i].dia[ri] + rd*ip->da[i].dia[(ri+1)%NI2DIR];
169 +        rd = ip->smf * DECODE_DIA(ip, rd);
170 +        r2 = 2.*rd*rd;
171 +        d2 = x*x + y*y;
172 +        if (d2 > 21.*r2)        /* result would be < 1e-9 */
173 +                return(.0);
174 +                                /* Gaussian times harmonic weighting */
175 +        return( exp(-d2/r2) * ip->dmin/(ip->dmin + sqrt(d2)) );
176 + }
177 +
178 + /* private call to get grid flag index */
179 + static int
180 + interp2_flagpos(int fgi[2], INTERP2 *ip, double x, double y)
181 + {
182 +        int     inbounds = 0;
183 +
184 +        if (ip == NULL)         /* paranoia */
185 +                return(-1);
186 +                                /* need to compute interpolant? */
187 +        if (ip->da == NULL && !interp2_analyze(ip))
188 +                return(-1);
189 +                                /* get x & y grid positions */
190 +        fgi[0] = (x - ip->smin[0]) * NI2DIM / (ip->smax[0] - ip->smin[0]);
191 +
192 +        if (fgi[0] >= NI2DIM)
193 +                fgi[0] = NI2DIM-1;
194 +        else if (fgi[0] < 0)
195 +                fgi[0] = 0;
196 +        else
197 +                ++inbounds;
198 +
199 +        fgi[1] = (y - ip->smin[1]) * NI2DIM / (ip->smax[1] - ip->smin[1]);
200 +
201 +        if (fgi[1] >= NI2DIM)
202 +                fgi[1] = NI2DIM-1;
203 +        else if (fgi[1] < 0)
204 +                fgi[1] = 0;
205 +        else
206 +                ++inbounds;
207 +
208 +        return(inbounds == 2);
209 + }
210 +
211 + #define setflg(fl,xi,yi)        ((fl)[yi] |= 1<<(xi))
212 +
213 + #define chkflg(fl,xi,yi)        ((fl)[yi]>>(xi) & 1)
214 +
215 + /* private flood function to determine sample influence */
216 + static void
217 + influence_flood(INTERP2 *ip, const int i, unsigned short visited[NI2DIM],
218 +                        int xfi, int yfi)
219 + {
220 +        double  gx = (xfi+.5)*(1./NI2DIM)*(ip->smax[0] - ip->smin[0]) +
221 +                                        ip->smin[0];
222 +        double  gy = (yfi+.5)*(1./NI2DIM)*(ip->smax[1] - ip->smin[1]) +
223 +                                        ip->smin[1];
224 +        double  dx = gx - ip->spt[i][0];
225 +        double  dy = gy - ip->spt[i][1];
226 +
227 +        setflg(visited, xfi, yfi);
228 +
229 +        if (dx*dx + dy*dy > 2.*ip->grid2 && interp2_wti(ip, i, gx, gy) <= 1e-7)
230 +                return;
231 +
232 +        setflg(ip->da[i].infl, xfi, yfi);
233 +
234 +        if (xfi > 0 && !chkflg(visited, xfi-1, yfi))
235 +                influence_flood(ip, i, visited, xfi-1, yfi);
236 +
237 +        if (yfi > 0 && !chkflg(visited, xfi, yfi-1))
238 +                influence_flood(ip, i, visited, xfi, yfi-1);
239 +
240 +        if (xfi < NI2DIM-1 && !chkflg(visited, xfi+1, yfi))
241 +                influence_flood(ip, i, visited, xfi+1, yfi);
242 +
243 +        if (yfi < NI2DIM-1 && !chkflg(visited, xfi, yfi+1))
244 +                influence_flood(ip, i, visited, xfi, yfi+1);
245 + }
246 +
247   /* (Re)compute anisotropic basis function interpolant (normally automatic) */
248   int
249   interp2_analyze(INTERP2 *ip)
250   {
251          SAMPORD *sortord;
252          int     *rightrndx, *leftrndx, *endrndx;
253 <        int     bd;
253 >        int     i, j, bd;
254                                          /* sanity checks */
255 <        if (ip == NULL || (ip->ns <= 1) | (ip->dmin <= 0))
255 >        if (ip == NULL)
256                  return(0);
257 <                                        /* need to allocate? */
258 <        if (ip->da == NULL) {
259 <                ip->da = (unsigned short (*)[NI2DIR])malloc(
142 <                                sizeof(unsigned short)*NI2DIR*ip->ns);
143 <                if (ip->da == NULL)
144 <                        return(0);
257 >        if (ip->da != NULL) {           /* free previous data if any */
258 >                free(ip->da);
259 >                ip->da = NULL;
260          }
261 <                                        /* get temporary arrays */
261 >        if ((ip->ns <= 1) | (ip->dmin <= 0))
262 >                return(0);
263 >                                        /* compute sample domain */
264 >        ip->smin[0] = ip->smin[1] = FHUGE;
265 >        ip->smax[0] = ip->smax[1] = -FHUGE;
266 >        for (i = ip->ns; i--; ) {
267 >                if (ip->spt[i][0] < ip->smin[0]) ip->smin[0] = ip->spt[i][0];
268 >                if (ip->spt[i][0] > ip->smax[0]) ip->smax[0] = ip->spt[i][0];
269 >                if (ip->spt[i][1] < ip->smin[1]) ip->smin[1] = ip->spt[i][1];
270 >                if (ip->spt[i][1] > ip->smax[1]) ip->smax[1] = ip->spt[i][1];
271 >        }
272 >        ip->grid2 = ((ip->smax[0]-ip->smin[0])*(ip->smax[0]-ip->smin[0]) +
273 >                        (ip->smax[1]-ip->smin[1])*(ip->smax[1]-ip->smin[1])) *
274 >                                (1./NI2DIM/NI2DIM);
275 >        if (ip->grid2 <= FTINY*ip->dmin*ip->dmin)
276 >                return(0);
277 >                                        /* allocate analysis data */
278 >        ip->da = (struct interp2_samp *)calloc( ip->ns,
279 >                                        sizeof(struct interp2_samp) );
280 >        if (ip->da == NULL)
281 >                return(0);
282 >                                        /* allocate temporary arrays */
283          sortord = (SAMPORD *)malloc(sizeof(SAMPORD)*ip->ns);
284          rightrndx = (int *)malloc(sizeof(int)*ip->ns);
285          leftrndx = (int *)malloc(sizeof(int)*ip->ns);
# Line 155 | Line 291 | interp2_analyze(INTERP2 *ip)
291          for (bd = 0; bd < NI2DIR/2; bd++) {
292              const double        ang = 2.*PI/NI2DIR*bd;
293              int                 *sptr;
158 –            int                 i;
294                                          /* create right reverse index */
295              if (bd) {                   /* re-use from previous iteration? */
296                  sptr = rightrndx;
# Line 184 | Line 319 | interp2_analyze(INTERP2 *ip)
319                                          /* find nearest neighbors each side */
320              for (i = ip->ns; i--; ) {
321                  const int       ii = sortord[i].si;
187 –                int             j;
322                                          /* preload with large radii */
323 <                ip->da[ii][bd] = ip->da[ii][bd+NI2DIR/2] = encode_diameter(ip,
324 <                            .5*(sortord[ip->ns-1].dm - sortord[0].dm));
323 >                ip->da[ii].dia[bd] =
324 >                ip->da[ii].dia[bd+NI2DIR/2] = encode_diameter(ip,
325 >                                .5*(sortord[ip->ns-1].dm - sortord[0].dm));
326                  for (j = i; ++j < ip->ns; )     /* nearest above */
327                      if (rightrndx[sortord[j].si] > rightrndx[ii] &&
328                                      leftrndx[sortord[j].si] < leftrndx[ii]) {
329 <                        ip->da[ii][bd] = encode_diameter(ip,
329 >                        ip->da[ii].dia[bd] = encode_diameter(ip,
330                                                  sortord[j].dm - sortord[i].dm);
331                          break;
332                      }
333                  for (j = i; j-- > 0; )          /* nearest below */
334                      if (rightrndx[sortord[j].si] < rightrndx[ii] &&
335                                      leftrndx[sortord[j].si] > leftrndx[ii]) {
336 <                        ip->da[ii][bd+NI2DIR/2] = encode_diameter(ip,
336 >                        ip->da[ii].dia[bd+NI2DIR/2] = encode_diameter(ip,
337                                                  sortord[i].dm - sortord[j].dm);
338                          break;
339                      }
340              }
341          }
342 <        free(sortord);                  /* clean up */
342 >        free(sortord);                  /* release temp arrays */
343          free(rightrndx);
344          free(leftrndx);
345          free(endrndx);
346 <        return(1);
347 < }
346 >                                        /* fill influence maps */
347 >        for (i = ip->ns; i--; ) {
348 >                unsigned short  visited[NI2DIM];
349 >                int             fgi[2];
350  
351 < /* private call returns raw weight for a particular sample */
352 < static double
353 < get_wt(const INTERP2 *ip, const int i, double x, double y)
354 < {
355 <        double  dir, rd, d2;
219 <        int     ri;
220 <                                /* get relative direction */
221 <        x -= ip->spt[i][0];
222 <        y -= ip->spt[i][1];
223 <        dir = atan2a(y, x);
224 <        dir += 2.*PI*(dir < 0);
225 <                                /* linear radius interpolation */
226 <        rd = dir * (NI2DIR/2./PI);
227 <        ri = (int)rd;
228 <        rd -= (double)ri;
229 <        rd = (1.-rd)*ip->da[i][ri] + rd*ip->da[i][(ri+1)%NI2DIR];
230 <        rd = ip->smf * DECODE_DIA(ip, rd);
231 <        d2 = x*x + y*y;
232 <                                /* Gaussian times harmonic weighting */
233 <        return( exp(d2/(-2.*rd*rd)) * ip->dmin/(ip->dmin + sqrt(d2)) );
351 >                for (j = NI2DIM; j--; ) visited[j] = 0;
352 >                interp2_flagpos(fgi, ip, ip->spt[i][0], ip->spt[i][1]);
353 >                influence_flood(ip, i, visited, fgi[0], fgi[1]);
354 >        }
355 >        return(1);                      /* all done */
356   }
357  
358   /* Assign full set of normalized weights to interpolate the given position */
# Line 238 | Line 360 | int
360   interp2_weights(float wtv[], INTERP2 *ip, double x, double y)
361   {
362          double  wnorm;
363 +        int     fgi[2];
364          int     i;
365  
366 <        if ((wtv == NULL) | (ip == NULL))
366 >        if (wtv == NULL)
367                  return(0);
368 <                                        /* need to compute interpolant? */
369 <        if (ip->da == NULL && !interp2_analyze(ip))
368 >                                        /* get flag position */
369 >        if (interp2_flagpos(fgi, ip, x, y) < 0)
370                  return(0);
371  
372          wnorm = 0;                      /* compute raw weights */
373 <        for (i = ip->ns; i--; ) {
374 <                double  wt = get_wt(ip, i, x, y);
373 >        for (i = ip->ns; i--; )
374 >            if (chkflg(ip->da[i].infl, fgi[0], fgi[1])) {
375 >                double  wt = interp2_wti(ip, i, x, y);
376                  wtv[i] = wt;
377                  wnorm += wt;
378 <        }
378 >            } else
379 >                wtv[i] = 0;
380          if (wnorm <= 0)                 /* too far from all our samples! */
381                  return(0);
382          wnorm = 1./wnorm;               /* normalize weights */
# Line 266 | Line 391 | int
391   interp2_topsamp(float wt[], int si[], const int n, INTERP2 *ip, double x, double y)
392   {
393          int     nn = 0;
394 +        int     fgi[2];
395          double  wnorm;
396          int     i, j;
397  
398 <        if ((n <= 0) | (wt == NULL) | (si == NULL) | (ip == NULL))
398 >        if ((n <= 0) | (wt == NULL) | (si == NULL))
399                  return(0);
400 <                                        /* need to compute interpolant? */
401 <        if (ip->da == NULL && !interp2_analyze(ip))
400 >                                        /* get flag position */
401 >        if (interp2_flagpos(fgi, ip, x, y) < 0)
402                  return(0);
403                                          /* identify top n weights */
404 <        for (i = ip->ns; i--; ) {
405 <                const double    wti = get_wt(ip, i, x, y);
404 >        for (i = ip->ns; i--; )
405 >            if (chkflg(ip->da[i].infl, fgi[0], fgi[1])) {
406 >                const double    wti = interp2_wti(ip, i, x, y);
407                  for (j = nn; j > 0; j--) {
408                          if (wt[j-1] >= wti)
409                                  break;
# Line 290 | Line 417 | interp2_topsamp(float wt[], int si[], const int n, INT
417                          si[j] = i;
418                          nn += (nn < n);
419                  }
420 <        }
420 >            }
421          wnorm = 0;                      /* normalize sample weights */
422          for (j = nn; j--; )
423                  wnorm += wt[j];

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