Update copyright date; remove old CVS keyword
[ctsim.git] / include / interpolator.h
index cea4961809cda3300db2c8b227d7639c3d1d734e..e93e2f50a73396033200368bdbadd7b5d99479e3 100644 (file)
@@ -1,8 +1,6 @@
 /*****************************************************************************
 **  This is part of the CTSim program
-**  Copyright (c) 1983-2001 Kevin Rosenberg
-**
-**  $Id: interpolator.h,v 1.2 2001/03/21 21:45:31 kevin Exp $
+**  Copyright (c) 1983-2009 Kevin Rosenberg
 **
 **  This program is free software; you can redistribute it and/or modify
 **  it under the terms of the GNU General Public License (version 2) as
@@ -34,6 +32,7 @@ public:
   double interpolate (double x);
 };
 
+
 class CubicPolyInterpolator {
 private:
   const double* const m_pdY;
@@ -50,38 +49,134 @@ public:
 
 template<class T>
 class BilinearInterpolator {
+private:
+  T** const m_ppMatrix;
+  const int m_nx;
+  const int m_ny;
+
+public:
+  BilinearInterpolator (T** ppMatrix, unsigned int nx, unsigned int ny)
+  : m_ppMatrix(ppMatrix), m_nx(nx), m_ny(ny)
+  {}
+
+  T interpolate (double dXPos, double dYPos)
+{
+  int iFloorX = static_cast<int>(floor(dXPos));
+  int iFloorY = static_cast<int>(floor (dYPos));
+  double dXFrac = dXPos - iFloorX;
+  double dYFrac = dYPos - iFloorY;
+
+  T result = 0;
+
+  if (iFloorX < 0 || iFloorY < 0 || iFloorX > m_nx-1 || iFloorY > m_ny-1)
+    result = 0;
+  else if (iFloorX == m_nx - 1 && iFloorY == m_ny - 1)
+      result = static_cast<T>(m_ppMatrix[m_nx-1][m_ny-1]);
+  else if (iFloorX == m_nx - 1)
+    result = static_cast<T>(m_ppMatrix[iFloorX][iFloorY] + dYFrac * (m_ppMatrix[iFloorX][iFloorY+1] - m_ppMatrix[iFloorX][iFloorY]));
+    else if (iFloorY == m_ny - 1)
+      result = static_cast<T>(m_ppMatrix[iFloorX][iFloorY] + dXFrac * (m_ppMatrix[iFloorX+1][iFloorY] - m_ppMatrix[iFloorX][iFloorY]));
+  else
+    result = static_cast<T>
+      ((1 - dXFrac) * (1 - dYFrac) * m_ppMatrix[iFloorX][iFloorY] +
+       dXFrac * (1 - dYFrac) * m_ppMatrix[iFloorX+1][iFloorY] +
+       dYFrac * (1 - dXFrac) * m_ppMatrix[iFloorX][iFloorY+1] +
+       dXFrac * dYFrac * m_ppMatrix[iFloorX+1][iFloorY+1]);
+
+  return result;
+}
+    };
+
+
+template<class T>
+class BilinearPolarInterpolator {
+private:
+  T** const m_ppMatrix;
+  const int m_nAngle;
+  const int m_nPos;
+  int m_nCenterPos;
+
+public:
+  BilinearPolarInterpolator (T** ppMatrix, unsigned int nAngle,
+                             unsigned int nPos)
+  : m_ppMatrix(ppMatrix), m_nAngle(nAngle), m_nPos(nPos)
+  {
+    if (m_nPos %2)
+      m_nCenterPos = (m_nPos - 1) / 2;
+    else
+      m_nCenterPos = m_nPos / 2;
+  }
+
+  T interpolate (double dAngle, double dPos)
+{
+  int iFloorAngle = static_cast<int>(floor(dAngle));
+  int iFloorPos = static_cast<int>(floor (dPos));
+  double dAngleFrac = dAngle - iFloorAngle;
+  double dPosFrac = dPos - iFloorPos;
+
+  T result = 0;
+
+  if (iFloorAngle < -1 || iFloorPos < 0 || iFloorAngle > m_nAngle-1 || iFloorPos > m_nPos-1)
+    result = 0;
+  else if (iFloorAngle == -1 && iFloorPos == m_nPos-1)
+    result = static_cast<T>(m_ppMatrix[0][m_nPos-1] + dAngleFrac * (m_ppMatrix[m_nAngle-1][iFloorPos] - m_ppMatrix[0][iFloorPos]));
+  else if (iFloorAngle == m_nAngle - 1 && iFloorPos == m_nPos-1)
+    result = static_cast<T>(m_ppMatrix[m_nAngle-1][m_nPos-1] + dAngleFrac * (m_ppMatrix[0][iFloorPos] - m_ppMatrix[m_nAngle-1][iFloorPos]));
+  else if (iFloorPos == m_nPos - 1)
+    result = static_cast<T>(m_ppMatrix[iFloorAngle][iFloorPos] + dAngleFrac * (m_ppMatrix[iFloorAngle+1][iFloorPos] - m_ppMatrix[iFloorAngle][iFloorPos]));
+  else {
+    if (iFloorAngle == m_nAngle-1) {
+      int iUpperAngle = 0;
+      int iLowerPos = (m_nPos-1) - iFloorPos;
+      int iUpperPos = (m_nPos-1) - (iFloorPos+1);
+      result = static_cast<T>
+        ((1-dAngleFrac) * (1-dPosFrac) * m_ppMatrix[iFloorAngle][iFloorPos] +
+         dAngleFrac * (1-dPosFrac) * m_ppMatrix[iUpperAngle][iLowerPos] +
+         dPosFrac * (1-dAngleFrac) * m_ppMatrix[iFloorAngle][iFloorPos+1] +
+         dAngleFrac * dPosFrac * m_ppMatrix[iUpperAngle][iUpperPos]);
+    } else if (iFloorAngle == -1) {
+      int iLowerAngle = m_nAngle - 1;
+      int iLowerPos = (m_nPos-1) - iFloorPos;
+      int iUpperPos = (m_nPos-1) - (iFloorPos+1);
+      result = static_cast<T>
+        ((1-dAngleFrac) * (1-dPosFrac) * m_ppMatrix[iLowerAngle][iLowerPos] +
+         dAngleFrac * (1-dPosFrac) * m_ppMatrix[iFloorAngle+1][iFloorPos] +
+         dPosFrac * (1-dAngleFrac) * m_ppMatrix[iLowerAngle][iUpperPos] +
+         dAngleFrac * dPosFrac * m_ppMatrix[iFloorAngle+1][iFloorPos+1]);
+    } else
+      result = static_cast<T>
+        ((1-dAngleFrac) * (1-dPosFrac) * m_ppMatrix[iFloorAngle][iFloorPos] +
+         dAngleFrac * (1-dPosFrac) * m_ppMatrix[iFloorAngle+1][iFloorPos] +
+         dPosFrac * (1-dAngleFrac) * m_ppMatrix[iFloorAngle][iFloorPos+1] +
+         dAngleFrac * dPosFrac * m_ppMatrix[iFloorAngle+1][iFloorPos+1]);
+  }
+  return result;
+}
+};
+
+
+template<class T>
+class BicubicPolyInterpolator {
 private:
   T** const m_ppMatrix;
   const unsigned int m_nx;
   const unsigned int m_ny;
 
 public:
-  BilinearInterpolator (T** ppMatrix, unsigned int nx, unsigned int ny)
+  BicubicPolyInterpolator (T** ppMatrix, unsigned int nx, unsigned int ny)
   : m_ppMatrix(ppMatrix), m_nx(nx), m_ny(ny)
   {}
-  
+
   T interpolate (double dXPos, double dYPos)
   {
-    int iFloorX = floor (dXPos);
-    int iFloorY = floor (dYPos);
-    double dXFrac = dXPos - iFloorX;
-    double dYFrac = dYPos - iFloorY;
+    // int iFloorX = static_cast<int>(floor (dXPos));
+    // int iFloorY = static_cast<int>(floor (dYPos));
+    // double dXFrac = dXPos - iFloorX;
+    // double dYFrac = dYPos - iFloorY;
 
     T result = 0;
 
-    if (iFloorX < 0 || iFloorY < 0 || iFloorX > m_nx-1 || iFloorY > m_ny-1)
-      result = 0;
-    else if (iFloorX == m_nx - 1 && iFloorY == m_ny - 1)
-      result = m_ppMatrix[m_nx-1][m_ny-1];
-    else if (iFloorX == m_nx - 1)
-      result = m_ppMatrix[iFloorX][iFloorY] + dYFrac * (m_ppMatrix[iFloorX][iFloorY+1] - m_ppMatrix[iFloorX][iFloorY]);
-    else if (iFloorY == m_ny - 1)
-      result = m_ppMatrix[iFloorX][iFloorY] + dXFrac * (m_ppMatrix[iFloorX+1][iFloorY] - m_ppMatrix[iFloorX][iFloorY]);
-    else
-      result = (1 - dXFrac) * (1 - dYFrac) * m_ppMatrix[iFloorX][iFloorY] + 
-        dXFrac * (1 - dYFrac) * m_ppMatrix[iFloorX+1][iFloorY] + 
-        dYFrac * (1 - dXFrac) * m_ppMatrix[iFloorX][iFloorY+1] +
-        dXFrac * dYFrac * m_ppMatrix[iFloorX+1][iFloorY+1];
+    // Need to add code
 
     return result;
   }
@@ -91,19 +186,20 @@ public:
 template<class T>
 class LinearInterpolator {
 private:
-  T* const m_pY;
   T* const m_pX;
-  const unsigned int m_n;
+  T* const m_pY;
+  const int m_n;
+  const bool m_bZeroOutsideRange;
 
 public:
-  LinearInterpolator (T* pY, unsigned int n)
-  : m_pY(pY), m_pX(0), m_n(n)
+  LinearInterpolator (T* pY, unsigned int n, bool bZeroOutside = true)
+  : m_pX(0), m_pY(pY), m_n(n), m_bZeroOutsideRange(bZeroOutside)
   {}
-  
-  LinearInterpolator (T* pY, T* pX, unsigned int n)
-  : m_pY(pY), m_pX(pX), m_n(n)
+
+  LinearInterpolator (T* pX, T* pY, unsigned int n, bool bZeroOutside = true)
+  : m_pX(pX), m_pY(pY), m_n(n), m_bZeroOutsideRange(bZeroOutside)
   {}
-  
+
   double interpolate (double dX, int* piLastFloor = NULL)
   {
     double result = 0;
@@ -111,14 +207,20 @@ public:
     if (! m_pX) {
       if (dX == 0)
         result = m_pY[0];
-      else if (dX < 0)
-        result = 0;
-      else if (dX == m_n - 1)
+      else if (dX < 0) {
+        if (m_bZeroOutsideRange)
+          result = 0;
+        else
+          result = m_pY[0];
+      } else if (dX == m_n - 1)
         result = m_pY[m_n-1];
-      else if (dX > m_n - 1)
-        result = 0;
-      else {
-       int iFloor = floor(dX);
+      else if (dX > m_n - 1) {
+        if (m_bZeroOutsideRange)
+          result = 0;
+        else
+          result = m_pY[m_n - 1];
+      } else {
+       int iFloor = static_cast<int>(floor(dX));
        result = m_pY[iFloor] + (m_pY[iFloor+1] - m_pY[iFloor]) * (dX - iFloor);
       }
     } else {
@@ -136,13 +238,19 @@ public:
       }
       if (dX == m_pX[0])
         result = m_pY[0];
-      else if (dX < m_pX[0])
-        result = 0;
-      else if (dX == m_pX[m_n-1])
+      else if (dX < m_pX[0]) {
+        if (m_bZeroOutsideRange)
+          result = 0;
+        else
+          result = m_pY[0];
+      } else if (dX == m_pX[m_n-1])
         result = m_pY[m_n-1];
-      else if (dX > m_pX[m_n-1])
-        result = 0;
-      else {
+      else if (dX > m_pX[m_n - 1]) {
+        if (m_bZeroOutsideRange)
+          result = 0;
+        else
+          result = m_pY[m_n - 1];
+      } else {
         if (iLower < 0 || iLower >= m_n) {
           sys_error (ERR_SEVERE, "Coordinate out of range [linearInterpolate]");
           return 0;