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;
|
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38 | q3=quaternion.q3;
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---|
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;
|
---|
50 | q1=q1/n;
|
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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;
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---|
59 | q3=-q3;
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60 | }
|
---|
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));
|
---|
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 | }
|
---|
125 |
|
---|
126 | Quaternion &Quaternion::operator+=(const Quaternion &quaternion) {
|
---|
127 | q0+=quaternion.q0;
|
---|
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);
|
---|
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(
|
---|
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(
|
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152 | quaterniontA.q0 - quaterniontB.q0,
|
---|
153 | quaterniontA.q1 - quaterniontB.q1,
|
---|
154 | quaterniontA.q2 - quaterniontB.q2,
|
---|
155 | quaterniontA.q3 - quaterniontB.q3);
|
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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) {
|
---|
163 | return Quaternion(
|
---|
164 | quaterniontA.q0 * quaterniontB.q0 - quaterniontA.q1 * quaterniontB.q1 - quaterniontA.q2 * quaterniontB.q2 - quaterniontA.q3 * quaterniontB.q3,
|
---|
165 | quaterniontA.q0 * quaterniontB.q1 + quaterniontA.q1 * quaterniontB.q0 + quaterniontA.q2 * quaterniontB.q3 - quaterniontA.q3 * quaterniontB.q2,
|
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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(
|
---|
172 | coeff*quaternion.q0,
|
---|
173 | coeff*quaternion.q1,
|
---|
174 | coeff*quaternion.q2,
|
---|
175 | coeff*quaternion.q3);
|
---|
176 | }
|
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177 |
|
---|
178 |
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---|
179 | Quaternion operator * (const Quaternion &quaternion,float coeff) {
|
---|
180 | return Quaternion(
|
---|
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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