[2] | 1 | // %flair:license{
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| 2 | // This file is part of the Flair framework distributed under the
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| 3 | // CECILL-C License, Version 1.0.
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| 4 | // %flair:license}
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| 5 | // created: 2016/02/03
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| 6 | // filename: Quaternion.cpp
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| 7 | //
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| 8 | // author: Guillaume Sanahuja
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| 9 | // Copyright Heudiasyc UMR UTC/CNRS 7253
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| 10 | //
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| 11 | // version: $Id: $
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| 12 | //
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| 13 | // purpose: Class defining a quaternion
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| 14 | //
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| 15 | //
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| 16 | /*********************************************************************/
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| 17 |
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| 18 | #include "Quaternion.h"
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| 19 | #include "Vector3D.h"
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| 20 | #include "Euler.h"
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| 21 | #include "RotationMatrix.h"
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| 22 | #include <math.h>
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| 23 | #include <stdio.h>
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| 24 |
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| 25 | namespace flair {
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| 26 | namespace core {
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| 27 |
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| 28 | Quaternion::Quaternion(float inQ0,float inQ1,float inQ2,float inQ3):q0(inQ0),q1(inQ1),q2(inQ2),q3(inQ3) {
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| 29 | }
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| 30 |
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| 31 | Quaternion::~Quaternion() {
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| 32 | }
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| 33 |
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| 34 | Quaternion& Quaternion::operator=(const Quaternion &quaternion) {
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| 35 | q0=quaternion.q0;
|
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| 36 | q1=quaternion.q1;
|
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| 37 | q2=quaternion.q2;
|
---|
| 38 | q3=quaternion.q3;
|
---|
| 39 | return (*this);
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| 40 | }
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| 41 |
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| 42 | float Quaternion::GetNorm(void) const {
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| 43 | return sqrt(q0*q0+q1*q1+q2*q2+q3*q3);
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| 44 | }
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| 45 |
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| 46 | void Quaternion::Normalize(void) {
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| 47 | float n=GetNorm();
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| 48 | if(n!=0) {
|
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| 49 | q0=q0/n;
|
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| 50 | q1=q1/n;
|
---|
| 51 | q2=q2/n;
|
---|
| 52 | q3=q3/n;
|
---|
| 53 | }
|
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| 54 | }
|
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| 55 |
|
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| 56 | void Quaternion::Conjugate(void) {
|
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| 57 | q1=-q1;
|
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| 58 | q2=-q2;
|
---|
| 59 | q3=-q3;
|
---|
| 60 | }
|
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| 61 |
|
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| 62 | Quaternion Quaternion::GetConjugate(void) {
|
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| 63 | return Quaternion(q0,-q1,-q2,-q3);
|
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| 64 | }
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| 65 |
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| 66 | void Quaternion::GetLogarithm(Vector3D &logarithm) {
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| 67 | Normalize();
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| 68 | float v_norm=sqrtf(q1*q1+q2*q2+q3*q3);
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| 69 |
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| 70 | if(v_norm!=0) {
|
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| 71 | float v_arccos = acosf(q0);
|
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| 72 | logarithm.x=(q1*v_arccos)/v_norm;
|
---|
| 73 | logarithm.y=(q2*v_arccos)/v_norm;
|
---|
| 74 | logarithm.z=(q3*v_arccos)/v_norm;
|
---|
| 75 | } else {
|
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| 76 | logarithm.x=0;
|
---|
| 77 | logarithm.y=0;
|
---|
| 78 | logarithm.z=0;
|
---|
| 79 | }
|
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| 80 | }
|
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| 81 |
|
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| 82 | Vector3D Quaternion::GetLogarithm(void) {
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| 83 | Vector3D vector;
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| 84 | GetLogarithm(vector);
|
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| 85 | return vector;
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| 86 | }
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| 87 |
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| 88 | Quaternion Quaternion::GetDerivative(const Vector3D &angularSpeed) const {
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| 89 | const Quaternion Qw(0,angularSpeed.x,angularSpeed.y,angularSpeed.z);
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| 90 | return 0.5*(*this)*Qw;
|
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| 91 | }
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| 92 |
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| 93 | void Quaternion::Derivate(const Vector3D &angularSpeed) {
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| 94 | Quaternion Q=GetDerivative(angularSpeed);
|
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| 95 | (*this)=Q;
|
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| 96 | }
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| 97 |
|
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| 98 | void Quaternion::ToEuler(Euler &euler) const {
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| 99 | euler.roll=atan2(2*(q0*q1+q2*q3), 1-2*(q1*q1+q2*q2));
|
---|
| 100 | euler.pitch=asin(2*(q0*q2-q1*q3));
|
---|
| 101 | euler.yaw = atan2(2*(q0*q3+q1*q2), 1-2*(q2*q2+q3*q3));
|
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| 102 | }
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| 103 |
|
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| 104 | Euler Quaternion::ToEuler(void) const {
|
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| 105 | Euler euler;
|
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| 106 | ToEuler(euler);
|
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| 107 | return euler;
|
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| 108 | }
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| 109 |
|
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| 110 | void Quaternion::ToRotationMatrix(RotationMatrix &matrix) const {
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| 111 | float aSq = q0 * q0;
|
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| 112 | float bSq = q1 * q1;
|
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| 113 | float cSq = q2 * q2;
|
---|
| 114 | float dSq = q3 * q3;
|
---|
| 115 | matrix.m[0][0] = aSq + bSq - cSq - dSq;
|
---|
| 116 | matrix.m[0][1] = 2.0f * (q1 * q2 - q0 * q3);
|
---|
| 117 | matrix.m[0][2] = 2.0f * (q0 * q2 + q1 * q3);
|
---|
| 118 | matrix.m[1][0] = 2.0f * (q1 * q2 + q0 * q3);
|
---|
| 119 | matrix.m[1][1] = aSq - bSq + cSq - dSq;
|
---|
| 120 | matrix.m[1][2] = 2.0f * (q2 * q3 - q0 * q1);
|
---|
| 121 | matrix.m[2][0] = 2.0f * (q1 * q3 - q0 * q2);
|
---|
| 122 | matrix.m[2][1] = 2.0f * (q0 * q1 + q2 * q3);
|
---|
| 123 | matrix.m[2][2] = aSq - bSq - cSq + dSq;
|
---|
| 124 | }
|
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| 125 |
|
---|
| 126 | Quaternion &Quaternion::operator+=(const Quaternion &quaternion) {
|
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| 127 | q0+=quaternion.q0;
|
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| 128 | q1+=quaternion.q1;
|
---|
| 129 | q2+=quaternion.q2;
|
---|
| 130 | q3+=quaternion.q3;
|
---|
| 131 | return (*this);
|
---|
| 132 | }
|
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| 133 |
|
---|
| 134 | Quaternion &Quaternion::operator-=(const Quaternion &quaternion) {
|
---|
| 135 | q0-=quaternion.q0;
|
---|
| 136 | q1-=quaternion.q1;
|
---|
| 137 | q2-=quaternion.q2;
|
---|
| 138 | q3-=quaternion.q3;
|
---|
| 139 | return (*this);
|
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| 140 | }
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| 141 |
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| 142 | Quaternion operator + (const Quaternion &quaternionA,const Quaternion &quaterniontB) {
|
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| 143 | return Quaternion(
|
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| 144 | quaternionA.q0 + quaterniontB.q0,
|
---|
| 145 | quaternionA.q1 + quaterniontB.q1,
|
---|
| 146 | quaternionA.q2 + quaterniontB.q2,
|
---|
| 147 | quaternionA.q3 + quaterniontB.q3);
|
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| 148 | }
|
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| 149 |
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| 150 | Quaternion operator- (const Quaternion &quaterniontA,const Quaternion &quaterniontB) {
|
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| 151 | return Quaternion(
|
---|
| 152 | quaterniontA.q0 - quaterniontB.q0,
|
---|
| 153 | quaterniontA.q1 - quaterniontB.q1,
|
---|
| 154 | quaterniontA.q2 - quaterniontB.q2,
|
---|
| 155 | quaterniontA.q3 - quaterniontB.q3);
|
---|
| 156 | }
|
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| 157 |
|
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| 158 | Quaternion operator-(const Quaternion &quaternion) {
|
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| 159 | return Quaternion(-quaternion.q0,-quaternion.q1,-quaternion.q2,-quaternion.q3);
|
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| 160 | }
|
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| 161 |
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| 162 | Quaternion operator * (const Quaternion &quaterniontA,const Quaternion &quaterniontB) {
|
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| 163 | return Quaternion(
|
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| 164 | quaterniontA.q0 * quaterniontB.q0 - quaterniontA.q1 * quaterniontB.q1 - quaterniontA.q2 * quaterniontB.q2 - quaterniontA.q3 * quaterniontB.q3,
|
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| 165 | quaterniontA.q0 * quaterniontB.q1 + quaterniontA.q1 * quaterniontB.q0 + quaterniontA.q2 * quaterniontB.q3 - quaterniontA.q3 * quaterniontB.q2,
|
---|
| 166 | quaterniontA.q0 * quaterniontB.q2 - quaterniontA.q1 * quaterniontB.q3 + quaterniontA.q2 * quaterniontB.q0 + quaterniontA.q3 * quaterniontB.q1,
|
---|
| 167 | quaterniontA.q0 * quaterniontB.q3 + quaterniontA.q1 * quaterniontB.q2 - quaterniontA.q2 * quaterniontB.q1 + quaterniontA.q3 * quaterniontB.q0);
|
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| 168 | }
|
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| 169 |
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| 170 | Quaternion operator * (float coeff,const Quaternion &quaternion) {
|
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| 171 | return Quaternion(
|
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| 172 | coeff*quaternion.q0,
|
---|
| 173 | coeff*quaternion.q1,
|
---|
| 174 | coeff*quaternion.q2,
|
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| 175 | coeff*quaternion.q3);
|
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| 176 | }
|
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| 177 |
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| 178 |
|
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| 179 | Quaternion operator * (const Quaternion &quaternion,float coeff) {
|
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| 180 | return Quaternion(
|
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| 181 | coeff*quaternion.q0,
|
---|
| 182 | coeff*quaternion.q1,
|
---|
| 183 | coeff*quaternion.q2,
|
---|
| 184 | coeff*quaternion.q3);
|
---|
| 185 | }
|
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| 186 |
|
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| 187 | } // end namespace core
|
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| 188 | } // end namespace flair
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