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00016
00017 #ifndef __itkSymmetricEigenAnalysis_h
00018 #define __itkSymmetricEigenAnalysis_h
00019
00020 #include "itkMacro.h"
00021
00022 namespace itk
00023 {
00024
00059 template < typename TMatrix, typename TVector, typename TEigenMatrix=TMatrix >
00060 class SymmetricEigenAnalysis
00061 {
00062 public:
00063 typedef enum {
00064 OrderByValue=1,
00065 OrderByMagnitude,
00066 DoNotOrder
00067 }EigenValueOrderType;
00068
00069 SymmetricEigenAnalysis():
00070 m_Dimension(0),
00071 m_Order(0),
00072 m_OrderEigenValues(OrderByValue)
00073 {};
00074
00075 SymmetricEigenAnalysis( const unsigned int dimension ):
00076 m_Dimension(dimension),
00077 m_Order(dimension),
00078 m_OrderEigenValues(OrderByValue)
00079 {};
00080
00081 ~SymmetricEigenAnalysis() {};
00082
00083 typedef TMatrix MatrixType;
00084 typedef TEigenMatrix EigenMatrixType;
00085 typedef TVector VectorType;
00086
00100 unsigned int ComputeEigenValues(
00101 const TMatrix & A,
00102 TVector & EigenValues) const;
00103
00124 unsigned int ComputeEigenValuesAndVectors(
00125 const TMatrix & A,
00126 TVector & EigenValues,
00127 TEigenMatrix & EigenVectors ) const;
00128
00129
00131 void SetOrder(const unsigned int n)
00132 {
00133 m_Order = n;
00134 }
00135
00139 unsigned int GetOrder() const { return m_Order; }
00140
00144 void SetOrderEigenValues( const bool b )
00145 {
00146 if (b) { m_OrderEigenValues = OrderByValue; }
00147 else { m_OrderEigenValues = DoNotOrder; }
00148 }
00149 bool GetOrderEigenValues() const { return (m_OrderEigenValues == OrderByValue); }
00151
00155 void SetOrderEigenMagnitudes( const bool b )
00156 {
00157 if (b) { m_OrderEigenValues = OrderByMagnitude; }
00158 else { m_OrderEigenValues = DoNotOrder; }
00159 }
00160 bool GetOrderEigenMagnitudes() const { return (m_OrderEigenValues == OrderByMagnitude); }
00162
00165 void SetDimension( const unsigned int n )
00166 {
00167 m_Dimension = n;
00168 if (m_Order == 0 )
00169 {
00170 m_Order = m_Dimension;
00171 }
00172 }
00174
00177 unsigned int GetDimension() const { return m_Dimension; }
00178
00179
00180 private:
00181 unsigned int m_Dimension;
00182 unsigned int m_Order;
00183 EigenValueOrderType m_OrderEigenValues;
00184
00185
00205 void ReduceToTridiagonalMatrix(double *inputMatrix, VectorType &d,
00206 double *e, double *e2) const;
00207
00229 void ReduceToTridiagonalMatrixAndGetTransformation(
00230 double *inputMatrix, VectorType &diagonalElements,
00231 double *subDiagonalElements, double *transformMatrix) const;
00232
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00256
00257
00258
00259
00260
00261
00262 unsigned int ComputeEigenValuesUsingQL(
00263 VectorType &d, double *e) const;
00264
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00299
00300
00301
00302
00303 unsigned int ComputeEigenValuesAndVectorsUsingQL(
00304 VectorType &d, double *e, double *z) const;
00305
00306 };
00307
00308 template< typename TMatrix, typename TVector, typename TEigenMatrix >
00309 std::ostream & operator<<(std::ostream& os,
00310 const SymmetricEigenAnalysis< TMatrix, TVector, TEigenMatrix > &s)
00311 {
00312 os << "[ClassType: SymmetricEigenAnalysis]" << std::endl;
00313 os << " Dimension : " << s.GetDimension() << std::endl;
00314 os << " Order : " << s.GetOrder() << std::endl;
00315 os << " OrderEigenValues: " << s.GetOrderEigenValues() << std::endl;
00316 os << " OrderEigenMagnitudes: " << s.GetOrderEigenMagnitudes() << std::endl;
00317 return os;
00318 }
00319
00320 }
00321
00322
00323 #ifndef ITK_MANUAL_INSTANTIATION
00324 #include "itkSymmetricEigenAnalysis.txx"
00325 #endif
00326
00327 #endif
00328