/*********************************************************************** 
 | 
 * Software License Agreement (BSD License) 
 | 
 * 
 | 
 * Copyright 2008-2009  Marius Muja (mariusm@cs.ubc.ca). All rights reserved. 
 | 
 * Copyright 2008-2009  David G. Lowe (lowe@cs.ubc.ca). All rights reserved. 
 | 
 * 
 | 
 * THE BSD LICENSE 
 | 
 * 
 | 
 * Redistribution and use in source and binary forms, with or without 
 | 
 * modification, are permitted provided that the following conditions 
 | 
 * are met: 
 | 
 * 
 | 
 * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright 
 | 
 *    notice, this list of conditions and the following disclaimer. 
 | 
 * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright 
 | 
 *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the 
 | 
 *    documentation and/or other materials provided with the distribution. 
 | 
 * 
 | 
 * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR ``AS IS'' AND ANY EXPRESS OR 
 | 
 * IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES 
 | 
 * OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED. 
 | 
 * IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT, 
 | 
 * INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT 
 | 
 * NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS OF USE, 
 | 
 * DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON ANY 
 | 
 * THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT 
 | 
 * (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF 
 | 
 * THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE. 
 | 
 *************************************************************************/ 
 | 
  
 | 
#ifndef OPENCV_FLANN_SIMPLEX_DOWNHILL_H_ 
 | 
#define OPENCV_FLANN_SIMPLEX_DOWNHILL_H_ 
 | 
  
 | 
//! @cond IGNORED 
 | 
  
 | 
namespace cvflann 
 | 
{ 
 | 
  
 | 
/** 
 | 
    Adds val to array vals (and point to array points) and keeping the arrays sorted by vals. 
 | 
 */ 
 | 
template <typename T> 
 | 
void addValue(int pos, float val, float* vals, T* point, T* points, int n) 
 | 
{ 
 | 
    vals[pos] = val; 
 | 
    for (int i = 0; i < n; ++i) { 
 | 
        points[pos * n + i] = point[i]; 
 | 
    } 
 | 
  
 | 
    // bubble down 
 | 
    int j = pos; 
 | 
    while (j > 0 && vals[j] < vals[j - 1]) { 
 | 
        swap(vals[j], vals[j - 1]); 
 | 
        for (int i = 0; i < n; ++i) { 
 | 
            swap(points[j * n + i], points[(j - 1)*n + i]); 
 | 
        } 
 | 
        --j; 
 | 
    } 
 | 
} 
 | 
  
 | 
  
 | 
/** 
 | 
    Simplex downhill optimization function. 
 | 
    Preconditions: points is a 2D mattrix of size (n+1) x n 
 | 
                    func is the cost function taking n an array of n params and returning float 
 | 
                    vals is the cost function in the n+1 simplex points, if NULL it will be computed 
 | 
  
 | 
    Postcondition: returns optimum value and points[0..n] are the optimum parameters 
 | 
 */ 
 | 
template <typename T, typename F> 
 | 
float optimizeSimplexDownhill(T* points, int n, F func, float* vals = NULL ) 
 | 
{ 
 | 
    const int MAX_ITERATIONS = 10; 
 | 
  
 | 
    assert(n > 0); 
 | 
  
 | 
    T* p_o = new T[n]; 
 | 
    T* p_r = new T[n]; 
 | 
    T* p_e = new T[n]; 
 | 
  
 | 
    int alpha = 1; 
 | 
  
 | 
    int iterations = 0; 
 | 
  
 | 
    bool ownVals = false; 
 | 
    if (vals == NULL) { 
 | 
        ownVals = true; 
 | 
        vals = new float[n + 1]; 
 | 
        for (int i = 0; i < n + 1; ++i) { 
 | 
            float val = func(points + i * n); 
 | 
            addValue(i, val, vals, points + i * n, points, n); 
 | 
        } 
 | 
    } 
 | 
    int nn = n * n; 
 | 
  
 | 
    while (true) { 
 | 
  
 | 
        if (iterations++ > MAX_ITERATIONS) break; 
 | 
  
 | 
        // compute average of simplex points (except the highest point) 
 | 
        for (int j = 0; j < n; ++j) { 
 | 
            p_o[j] = 0; 
 | 
            for (int i = 0; i < n; ++i) { 
 | 
                p_o[i] += points[j * n + i]; 
 | 
            } 
 | 
        } 
 | 
        for (int i = 0; i < n; ++i) { 
 | 
            p_o[i] /= n; 
 | 
        } 
 | 
  
 | 
        bool converged = true; 
 | 
        for (int i = 0; i < n; ++i) { 
 | 
            if (p_o[i] != points[nn + i]) { 
 | 
                converged = false; 
 | 
            } 
 | 
        } 
 | 
        if (converged) break; 
 | 
  
 | 
        // trying a reflection 
 | 
        for (int i = 0; i < n; ++i) { 
 | 
            p_r[i] = p_o[i] + alpha * (p_o[i] - points[nn + i]); 
 | 
        } 
 | 
        float val_r = func(p_r); 
 | 
  
 | 
        if ((val_r >= vals[0]) && (val_r < vals[n])) { 
 | 
            // reflection between second highest and lowest 
 | 
            // add it to the simplex 
 | 
            Logger::info("Choosing reflection\n"); 
 | 
            addValue(n, val_r, vals, p_r, points, n); 
 | 
            continue; 
 | 
        } 
 | 
  
 | 
        if (val_r < vals[0]) { 
 | 
            // value is smaller than smalest in simplex 
 | 
  
 | 
            // expand some more to see if it drops further 
 | 
            for (int i = 0; i < n; ++i) { 
 | 
                p_e[i] = 2 * p_r[i] - p_o[i]; 
 | 
            } 
 | 
            float val_e = func(p_e); 
 | 
  
 | 
            if (val_e < val_r) { 
 | 
                Logger::info("Choosing reflection and expansion\n"); 
 | 
                addValue(n, val_e, vals, p_e, points, n); 
 | 
            } 
 | 
            else { 
 | 
                Logger::info("Choosing reflection\n"); 
 | 
                addValue(n, val_r, vals, p_r, points, n); 
 | 
            } 
 | 
            continue; 
 | 
        } 
 | 
        if (val_r >= vals[n]) { 
 | 
            for (int i = 0; i < n; ++i) { 
 | 
                p_e[i] = (p_o[i] + points[nn + i]) / 2; 
 | 
            } 
 | 
            float val_e = func(p_e); 
 | 
  
 | 
            if (val_e < vals[n]) { 
 | 
                Logger::info("Choosing contraction\n"); 
 | 
                addValue(n, val_e, vals, p_e, points, n); 
 | 
                continue; 
 | 
            } 
 | 
        } 
 | 
        { 
 | 
            Logger::info("Full contraction\n"); 
 | 
            for (int j = 1; j <= n; ++j) { 
 | 
                for (int i = 0; i < n; ++i) { 
 | 
                    points[j * n + i] = (points[j * n + i] + points[i]) / 2; 
 | 
                } 
 | 
                float val = func(points + j * n); 
 | 
                addValue(j, val, vals, points + j * n, points, n); 
 | 
            } 
 | 
        } 
 | 
    } 
 | 
  
 | 
    float bestVal = vals[0]; 
 | 
  
 | 
    delete[] p_r; 
 | 
    delete[] p_o; 
 | 
    delete[] p_e; 
 | 
    if (ownVals) delete[] vals; 
 | 
  
 | 
    return bestVal; 
 | 
} 
 | 
  
 | 
} 
 | 
  
 | 
//! @endcond 
 | 
  
 | 
#endif //OPENCV_FLANN_SIMPLEX_DOWNHILL_H_ 
 |