WeightedARAPFitter.h

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#pragma once

#include "MeshHelpers.h"

#include <Eigen/Core>
#include <Eigen/Sparse>

namespace CortidQCT {
namespace Internal {

#pragma clang diagnostic push
#pragma clang diagnostic ignored "-Wpadded"

template <class T> class WeightedARAPFitter {

public:
  using Scalar = T;

  WeightedARAPFitter(Mesh<T> const &referenceMesh, T sigma);

  template <class DerivedV, class DerivedF>
  inline WeightedARAPFitter(Eigen::MatrixBase<DerivedV> const &V,
                            Eigen::MatrixBase<DerivedF> const &F, T sigma)
      : V0_(V), F_(F), sigmaSqInv_(static_cast<T>(1) / (sigma * sigma)) {
    computeLaplacian();
  }

  VertexMatrix<Scalar> fit(VertexMatrix<Scalar> const &Y,
                           VertexMatrix<Scalar> const &N,
                           Eigen::Matrix<Scalar, Eigen::Dynamic, 1> const &gamma);

private:
  using RotationMatrix = Eigen::Matrix<Scalar, 3, Eigen::Dynamic>;

  void computeLaplacian();

  void initRotationMatrix();

  void optimizePositions(
      Eigen::Matrix<Scalar, Eigen::Dynamic, 1> const &d,
      Eigen::ConjugateGradient<Eigen::SparseMatrix<Scalar>,
                               Eigen::Lower | Eigen::Upper> &solver,
      Eigen::Matrix<Scalar, Eigen::Dynamic, 1> &cOut,
      VertexMatrix<Scalar> &Vout) const;

  void optimizeRotations(VertexMatrix<Scalar> const &V);

  Scalar rigidityEnergy(VertexMatrix<Scalar> const &V) const;

  VertexMatrix<Scalar> V0_;
  FacetMatrix F_;
  Scalar sigmaSqInv_;
  LaplacianMatrix<Scalar> L_;
  RotationMatrix R_;
};
#pragma clang diagnostic pop

extern template class WeightedARAPFitter<float>;
extern template class WeightedARAPFitter<double>;

} // namespace Internal
} // namespace CortidQCT