Merge branch 'fix_so3_patch' into 'master'
Update patch jacobian computation See merge request basalt/basalt!53
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commit
6d55fdab9f
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@ -35,6 +35,7 @@ OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
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#pragma once
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#pragma once
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#include <Eigen/Dense>
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#include <Eigen/Dense>
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#include <sophus/se2.hpp>
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#include <basalt/image/image.h>
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#include <basalt/image/image.h>
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#include <basalt/optical_flow/patterns.h>
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#include <basalt/optical_flow/patterns.h>
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@ -71,23 +72,57 @@ struct OpticalFlowPatch {
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setFromImage(img, pos);
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setFromImage(img, pos);
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}
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}
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void setFromImage(const Image<const uint16_t> &img, const Vector2 &pos) {
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template <typename ImgT>
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this->pos = pos;
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static void setData(const ImgT &img, const Vector2 &pos, Scalar &mean,
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VectorP &data, const Sophus::SE2<Scalar> *se2 = nullptr) {
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int num_valid_points = 0;
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int num_valid_points = 0;
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Scalar sum = 0;
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Scalar sum = 0;
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Vector2 grad_sum(0, 0);
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MatrixP2 grad;
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for (int i = 0; i < PATTERN_SIZE; i++) {
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Vector2 p;
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if (se2) {
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p = pos + (*se2) * pattern2.col(i);
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} else {
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p = pos + pattern2.col(i);
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};
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if (img.InBounds(p, 2)) {
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Scalar val = img.template interp<Scalar>(p);
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data[i] = val;
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sum += val;
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num_valid_points++;
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} else {
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data[i] = -1;
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}
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}
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mean = sum / num_valid_points;
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data /= mean;
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}
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template <typename ImgT>
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static void setDataJacSe2(const ImgT &img, const Vector2 &pos, Scalar &mean,
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VectorP &data, MatrixP3 &J_se2) {
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int num_valid_points = 0;
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Scalar sum = 0;
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Vector3 grad_sum_se2(0, 0, 0);
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Eigen::Matrix<Scalar, 2, 3> Jw_se2;
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Jw_se2.template topLeftCorner<2, 2>().setIdentity();
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for (int i = 0; i < PATTERN_SIZE; i++) {
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for (int i = 0; i < PATTERN_SIZE; i++) {
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Vector2 p = pos + pattern2.col(i);
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Vector2 p = pos + pattern2.col(i);
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// Fill jacobians with respect to SE2 warp
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Jw_se2(0, 2) = -pattern2(1, i);
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Jw_se2(1, 2) = pattern2(0, i);
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if (img.InBounds(p, 2)) {
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if (img.InBounds(p, 2)) {
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Vector3 valGrad = img.interpGrad<Scalar>(p);
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Vector3 valGrad = img.template interpGrad<Scalar>(p);
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data[i] = valGrad[0];
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data[i] = valGrad[0];
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sum += valGrad[0];
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sum += valGrad[0];
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grad.row(i) = valGrad.template tail<2>();
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J_se2.row(i) = valGrad.template tail<2>().transpose() * Jw_se2;
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grad_sum += valGrad.template tail<2>();
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grad_sum_se2 += J_se2.row(i);
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num_valid_points++;
|
num_valid_points++;
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} else {
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} else {
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data[i] = -1;
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data[i] = -1;
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@ -96,30 +131,25 @@ struct OpticalFlowPatch {
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mean = sum / num_valid_points;
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mean = sum / num_valid_points;
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Scalar mean_inv = num_valid_points / sum;
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const Scalar mean_inv = num_valid_points / sum;
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Eigen::Matrix<Scalar, 2, 3> Jw_se2;
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Jw_se2.template topLeftCorner<2, 2>().setIdentity();
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MatrixP3 J_se2;
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for (int i = 0; i < PATTERN_SIZE; i++) {
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for (int i = 0; i < PATTERN_SIZE; i++) {
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if (data[i] >= 0) {
|
if (data[i] >= 0) {
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const Scalar data_i = data[i];
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J_se2.row(i) -= grad_sum_se2.transpose() * data[i] / sum;
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const Vector2 grad_i = grad.row(i);
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grad.row(i) =
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num_valid_points * (grad_i * sum - grad_sum * data_i) / (sum * sum);
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data[i] *= mean_inv;
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data[i] *= mean_inv;
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} else {
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} else {
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grad.row(i).setZero();
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J_se2.row(i).setZero();
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}
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}
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// Fill jacobians with respect to SE2 warp
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Jw_se2(0, 2) = -pattern2(1, i);
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Jw_se2(1, 2) = pattern2(0, i);
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J_se2.row(i) = grad.row(i) * Jw_se2;
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}
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}
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J_se2 *= mean_inv;
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}
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void setFromImage(const Image<const uint16_t> &img, const Vector2 &pos) {
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this->pos = pos;
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MatrixP3 J_se2;
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setDataJacSe2(img, pos, mean, data, J_se2);
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Matrix3 H_se2 = J_se2.transpose() * J_se2;
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Matrix3 H_se2 = J_se2.transpose() * J_se2;
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Matrix3 H_se2_inv;
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Matrix3 H_se2_inv;
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@ -143,7 +173,6 @@ struct OpticalFlowPatch {
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const Matrix2P &transformed_pattern,
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const Matrix2P &transformed_pattern,
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VectorP &residual) const {
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VectorP &residual) const {
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Scalar sum = 0;
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Scalar sum = 0;
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Vector2 grad_sum(0, 0);
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int num_valid_points = 0;
|
int num_valid_points = 0;
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for (int i = 0; i < PATTERN_SIZE; i++) {
|
for (int i = 0; i < PATTERN_SIZE; i++) {
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@ -20,6 +20,9 @@ target_link_libraries(test_qr gtest gtest_main basalt)
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add_executable(test_linearization src/test_linearization.cpp)
|
add_executable(test_linearization src/test_linearization.cpp)
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target_link_libraries(test_linearization gtest gtest_main basalt)
|
target_link_libraries(test_linearization gtest gtest_main basalt)
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add_executable(test_patch src/test_patch.cpp)
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target_link_libraries(test_patch gtest gtest_main basalt)
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enable_testing()
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enable_testing()
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include(GoogleTest)
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include(GoogleTest)
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@ -33,3 +36,4 @@ gtest_add_tests(TARGET test_vio AUTO)
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gtest_add_tests(TARGET test_nfr AUTO)
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gtest_add_tests(TARGET test_nfr AUTO)
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gtest_add_tests(TARGET test_qr AUTO)
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gtest_add_tests(TARGET test_qr AUTO)
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gtest_add_tests(TARGET test_linearization AUTO)
|
gtest_add_tests(TARGET test_linearization AUTO)
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gtest_add_tests(TARGET test_patch AUTO)
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@ -0,0 +1,89 @@
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#include <basalt/optical_flow/patch.h>
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#include <sophus/se2.hpp>
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#include <iostream>
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#include "gtest/gtest.h"
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#include "test_utils.h"
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struct SmoothFunction {
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template <typename Scalar>
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Scalar interp(const Eigen::Matrix<Scalar, 2, 1>& p) const {
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return sin(p[0] / 100.0 + p[1] / 20.0);
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}
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template <typename Scalar>
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Eigen::Matrix<Scalar, 3, 1> interpGrad(
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|
const Eigen::Matrix<Scalar, 2, 1>& p) const {
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return Eigen::Matrix<Scalar, 3, 1>(sin(p[0] / 100.0 + p[1] / 20.0),
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|
cos(p[0] / 100.0 + p[1] / 20.0) / 100.0,
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|
cos(p[0] / 100.0 + p[1] / 20.0) / 20.0);
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|
}
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template <typename Derived>
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BASALT_HOST_DEVICE inline bool InBounds(
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const Eigen::MatrixBase<Derived>& p,
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const typename Derived::Scalar border) const {
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return true;
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}
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};
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TEST(Patch, ImageInterpolateGrad) {
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Eigen::Vector2i offset(231, 123);
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SmoothFunction img;
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Eigen::Vector2d pd = offset.cast<double>() + Eigen::Vector2d(0.4, 0.34345);
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Eigen::Vector3d val_grad = img.interpGrad<double>(pd);
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Eigen::Matrix<double, 1, 2> J_x = val_grad.tail<2>();
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test_jacobian(
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"d_res_d_x", J_x,
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[&](const Eigen::Vector2d& x) {
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|
return Eigen::Matrix<double, 1, 1>(img.interp<double>(pd + x));
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},
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|
Eigen::Vector2d::Zero(), 1);
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}
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|
TEST(Patch, PatchSe2Jac) {
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|
Eigen::Vector2i offset(231, 123);
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|
SmoothFunction img_view;
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|
Eigen::Vector2d pd = offset.cast<double>() + Eigen::Vector2d(0.4, 0.34345);
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using PatternT = basalt::Pattern52<double>;
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using PatchT = basalt::OpticalFlowPatch<double, PatternT>;
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double mean, mean2;
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PatchT::VectorP data, data2;
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PatchT::MatrixP3 J_se2;
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basalt::OpticalFlowPatch<double, basalt::Pattern52<double>>::setDataJacSe2(
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img_view, pd, mean, data, J_se2);
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basalt::OpticalFlowPatch<double, basalt::Pattern52<double>>::setData(
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|
img_view, pd, mean2, data2);
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EXPECT_NEAR(mean, mean2, 1e-8);
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|
EXPECT_TRUE(data.isApprox(data2));
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|
test_jacobian(
|
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|
"d_res_d_se2", J_se2,
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[&](const Eigen::Vector3d& x) {
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Sophus::SE2d transform = Sophus::SE2d::exp(x);
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double mean3;
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PatchT::VectorP data3;
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basalt::OpticalFlowPatch<double, basalt::Pattern52<double>>::setData(
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img_view, pd, mean3, data3, &transform);
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return data3;
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},
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|
Eigen::Vector3d::Zero());
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}
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