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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
00087
00088
00102 unsigned int ComputeEigenValues(
00103 const TMatrix & A,
00104 TVector & EigenValues) const;
00105
00126 unsigned int ComputeEigenValuesAndVectors(
00127 const TMatrix & A,
00128 TVector & EigenValues,
00129 TEigenMatrix & EigenVectors ) const;
00130
00131
00133 void SetOrder(const unsigned int n)
00134 {
00135 m_Order = n;
00136 }
00137
00141 unsigned int GetOrder() const { return m_Order; }
00142
00146 void SetOrderEigenValues( const bool b )
00147 {
00148 if (b) { m_OrderEigenValues = OrderByValue; }
00149 else { m_OrderEigenValues = DoNotOrder; }
00150 }
00151 bool GetOrderEigenValues() const { return (m_OrderEigenValues == OrderByValue); }
00153
00157 void SetOrderEigenMagnitudes( const bool b )
00158 {
00159 if (b) { m_OrderEigenValues = OrderByMagnitude; }
00160 else { m_OrderEigenValues = DoNotOrder; }
00161 }
00162 bool GetOrderEigenMagnitudes() const { return (m_OrderEigenValues == OrderByMagnitude); }
00164
00167 void SetDimension( const unsigned int n )
00168 {
00169 m_Dimension = n;
00170 if (m_Order == 0 )
00171 {
00172 m_Order = m_Dimension;
00173 }
00174 }
00176
00179 unsigned int GetDimension() const { return m_Dimension; }
00180
00181
00182 private:
00183 unsigned int m_Dimension;
00184 unsigned int m_Order;
00185 EigenValueOrderType m_OrderEigenValues;
00186
00187
00207 void ReduceToTridiagonalMatrix(double *inputMatrix, VectorType &d,
00208 double *e, double *e2) const;
00209
00210
00211
00233 void ReduceToTridiagonalMatrixAndGetTransformation(
00234 double *inputMatrix, VectorType &diagonalElements,
00235 double *subDiagonalElements, double *transformMatrix) const;
00236
00237
00238
00239
00240
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00265
00266
00267
00268 unsigned int ComputeEigenValuesUsingQL(
00269 VectorType &d, double *e) const;
00270
00271
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00309 unsigned int ComputeEigenValuesAndVectorsUsingQL(
00310 VectorType &d, double *e, double *z) const;
00311
00312 };
00313
00314 template< typename TMatrix, typename TVector, typename TEigenMatrix >
00315 std::ostream & operator<<(std::ostream& os,
00316 const SymmetricEigenAnalysis< TMatrix, TVector, TEigenMatrix > &s)
00317 {
00318 os << "[ClassType: SymmetricEigenAnalysis]" << std::endl;
00319 os << " Dimension : " << s.GetDimension() << std::endl;
00320 os << " Order : " << s.GetOrder() << std::endl;
00321 os << " OrderEigenValues: " << s.GetOrderEigenValues() << std::endl;
00322 os << " OrderEigenMagnitudes: " << s.GetOrderEigenMagnitudes() << std::endl;
00323 return os;
00324 }
00325
00326 }
00327
00328
00329 #ifndef ITK_MANUAL_INSTANTIATION
00330 #include "itkSymmetricEigenAnalysis.txx"
00331 #endif
00332
00333 #endif
00334
00335