Replaced spline interpolation with interpolation from https://github.com/tuxcell/interpolationArduino
parent
78edeeb89c
commit
711f4be2ff
@ -0,0 +1,209 @@ |
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/*
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* interpolation.h |
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* interpolation - An interpolation library for Arduino. |
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* Author: Jose Gama 2015 |
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* This library is free software; you can redistribute it |
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* and/or modify it under the terms of the GNU Lesser |
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* General Public License as published by the Free Software |
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* Foundation; either version 3 of the License, or (at |
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* your option) any later version. |
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* This library is distributed in the hope that it will |
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* be useful, but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the |
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* implied warranty of MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A |
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* PARTICULAR PURPOSE. See the GNU Lesser General Public |
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* License for more details. |
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* |
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* You should have received a copy of the GNU Lesser |
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* General Public License along with this library; if not, |
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* write to the Free Software Foundation, Inc., |
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* 51 Franklin St, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA |
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* From: https://github.com/tuxcell/interpolationArduino
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* replaced all doubles by float (wirtz@parasitstudio.de) |
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*/ |
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#include "interpolation.h" |
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interpolation::interpolation(void) { |
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_valInterp = 0; |
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|
_lenXY = 0; |
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} |
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interpolation::interpolation( float x[], float y[], int lenXY){ |
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|
_x = x;_y = y;_lenXY = lenXY; |
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|
_valInterp = 0; |
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|
} |
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|
interpolation::interpolation( float x[], float y[], int lenXY, float valInterp){ |
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|
_x = x;_y = y;_lenXY = lenXY; |
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|
_valInterp = valInterp; |
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} |
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void interpolation::valueI( float valInterp ) { |
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|
_valInterp = valInterp; |
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} |
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void interpolation::valuelenXY( int lenXY ) { |
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_lenXY = lenXY; |
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} |
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void interpolation::valueX( float x[]) { |
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|
_x = x; |
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} |
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void interpolation::valueY( float y[]) { |
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_y = y; |
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} |
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void interpolation::valueXM( float XM[]) { |
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_XM = XM; |
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} |
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void interpolation::valueZ( float Z[]) { |
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|
_Z = Z; |
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} |
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|
float interpolation::LinearInterpolate() {return(LinearInterp( _x, _y, _lenXY, _valInterp));} |
||||||
|
float interpolation::CosineInterpolate() {return(CosineInterp( _x, _y, _lenXY, _valInterp));} |
||||||
|
float interpolation::CubicInterpolate() {return(CubicInterp( _x, _y, _lenXY, _valInterp));} |
||||||
|
float interpolation::LagrangeInterpolate() {return(LagrangeInterp( _x, _y, _lenXY, _valInterp));} |
||||||
|
float interpolation::QuadraticInterpolate() {return(QuadraticInterp( _x, _y, _lenXY, _valInterp));} |
||||||
|
float interpolation::AkimaInterpolate() {return(AkimaInterp( _x, _y, _XM, _Z, _lenXY, _valInterp));} |
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|
float interpolation::LinearInterp( float* x, float* y, int n, float p ) |
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{ |
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|
//http://paulbourke.net/miscellaneous/interpolation/
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int i; |
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float mu; |
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|
for( i = 0; i < n-1; i++ ) |
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{ |
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|
if (( x[i] <= p && x[i+1] >= p )||( x[i] >= p && x[i+1] <= p )) |
||||||
|
{ |
||||||
|
mu=(p - x[i])/(x[i] - x[i+1]); |
||||||
|
if (mu<0) mu=-mu; |
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|
return(y[i]*(1-mu)+y[i+1]*mu); |
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|
} |
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} |
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|
return 0; // Not in Range
|
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} |
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float interpolation::CosineInterp (float* x, float* y, int n, float p ) |
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|
{ |
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int i; |
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|
float mu, mu2; |
||||||
|
for( i = 0; i < n-1; i++ ) |
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|
{ |
||||||
|
if (( x[i] <= p && x[i+1] >= p )||( x[i] >= p && x[i+1] <= p )) |
||||||
|
{ |
||||||
|
mu=(p - x[i])/(x[i] - x[i+1]); |
||||||
|
if (mu<0) mu=-mu; |
||||||
|
mu2 = (1.0-cos(3.1415926535897*mu))/2.0; |
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|
return(y[i]*(1.0-mu2)+y[i+1]*mu2); |
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|
} |
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|
} |
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|
return 0; // Not in Range
|
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} |
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|
float interpolation::CubicInterp(float* x, float* y, int n, float p ) |
||||||
|
{ |
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|
int i; |
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|
float a0,a1,a2,a3,mu, mu2; |
||||||
|
for( i = 0; i < n-1; i++ ) |
||||||
|
{ |
||||||
|
if (( x[i] <= p && x[i+1] >= p )||( x[i] >= p && x[i+1] <= p )) |
||||||
|
{ |
||||||
|
mu=(p - x[i])/(x[i] - x[i+1]); |
||||||
|
if (mu<0) mu=-mu; |
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|
mu2 = mu*mu; |
||||||
|
a0 = y[i+2] - y[i+1] - y[i-1] + y[i]; |
||||||
|
a1 = y[i-1] - y[i] - a0; |
||||||
|
a2 = y[i+1] - y[i-1]; |
||||||
|
a3 = y[i]; |
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|
return(a0*mu*mu2+a1*mu2+a2*mu+a3); |
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|
} |
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|
} |
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|
return 0; // Not in Range
|
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|
} |
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|
float interpolation::LagrangeInterp( float* x, float* y, int n, float p ) |
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|
{ |
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|
//http://www.dailyfreecode.com/code/lagranges-interpolation-method-finding-2376.aspx
|
||||||
|
int i, j, k; |
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|
float t, r=0; |
||||||
|
for(i=0;i<n;i++) |
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|
{ |
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|
t = 1; |
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|
k = i; |
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|
for(j=0;j<n;j++) |
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|
{ |
||||||
|
if(k==j) |
||||||
|
{ |
||||||
|
continue; |
||||||
|
} |
||||||
|
else |
||||||
|
{ |
||||||
|
t = t * ((p-x[j])/(x[k]-x[j])); |
||||||
|
} |
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|
} |
||||||
|
r+=y[i]*t; |
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|
} |
||||||
|
return r; // Not in Range
|
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|
} |
||||||
|
|
||||||
|
float interpolation::QuadraticInterp(float* x, float* y, int n, float p ) |
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|
{ |
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|
//view-source:http://www.johndcook.com/quadratic_interpolator.html
|
||||||
|
int i; |
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|
float xi2, k; |
||||||
|
for( i = 0; i < n-1; i++ ) |
||||||
|
{ |
||||||
|
if (( x[i] <= p && x[i+1] >= p )||( x[i] >= p && x[i+1] <= p )) |
||||||
|
{ |
||||||
|
if (i<(n-3)) xi2=x[i+2]; else xi2=0; |
||||||
|
k = y[i]*(p - x[i+1])*(p - xi2)/((x[i] - x[i+1])*(x[i] - xi2)); |
||||||
|
k += y[i+1]*(p - x[i])*(p - xi2)/((x[i+1] - x[i])*(x[i+1] - xi2)); |
||||||
|
k += y[i+2]*(p - x[i])*(p - x[i+1])/((xi2 - x[i])*(xi2 - x[i+1])); |
||||||
|
return(k); |
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|
} |
||||||
|
} |
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|
return 0; // Not in Range
|
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|
} |
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|
|
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|
float interpolation::AkimaInterp( float* x, float* y, float* XM, float* Z, int n, float p ) { |
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|
//http://jean-pierre.moreau.pagesperso-orange.fr/Cplus/akima_cpp.txt
|
||||||
|
int i; |
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|
float a,b,r; |
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|
//special case p=0
|
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|
if (p==0.0) { |
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|
return(0); |
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|
} |
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|
//Check to see if interpolation point is correct
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|
if (p<x[1] || p>=x[n-3]) { |
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|
return(-330); |
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|
} |
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|
x[0]=2.0*x[1]-x[2]; |
||||||
|
//Calculate Akima coefficients, a and b
|
||||||
|
for (i=1; i<n; i++) |
||||||
|
//Shift i to i+2
|
||||||
|
XM[i+2]=(y[i+1]-y[i])/(x[i+1]-x[i]); |
||||||
|
XM[n+2]=2.0*XM[n+1]-XM[n]; |
||||||
|
XM[n+3]=2.0*XM[n+2]-XM[n+1]; |
||||||
|
XM[2]=2.0*XM[3]-XM[4]; |
||||||
|
XM[1]=2.0*XM[2]-XM[3]; |
||||||
|
for (i=1; i<n+1; i++) { |
||||||
|
a=fabs(XM[i+3]-XM[i+2]); |
||||||
|
b=fabs(XM[i+1]-XM[i]); |
||||||
|
if (a+b==0) Z[i]=(a*XM[i+1]+b*XM[i+2])/(a+b); else Z[i]=(XM[i+2]+XM[i+1])/2.0; |
||||||
|
} |
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|
//Find relevant table interval
|
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|
i=0; |
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|
while (p>x[i]) i++; |
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|
i--; |
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|
//Begin interpolation
|
||||||
|
b=x[i+1]-x[i]; |
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|
a=p-x[i]; |
||||||
|
r=y[i]+Z[i]*a+(3.0*XM[i+2]-2.0*Z[i]-Z[i+1])*a*a/b; |
||||||
|
r=r+(Z[i]+Z[i+1]-2.0*XM[i+2])*a*a*a/(b*b); |
||||||
|
return(r); |
||||||
|
} |
@ -0,0 +1,79 @@ |
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|
/*
|
||||||
|
* interpolation.h |
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|
* |
||||||
|
* interpolation - An interpolation library for Arduino. |
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|
* Author: Jose Gama 2015 |
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* |
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|
* This library is free software; you can redistribute it |
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|
* and/or modify it under the terms of the GNU Lesser |
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|
* General Public License as published by the Free Software |
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|
* Foundation; either version 3 of the License, or (at |
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|
* your option) any later version. |
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|
* |
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|
* This library is distributed in the hope that it will |
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|
* be useful, but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the |
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|
* implied warranty of MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A |
||||||
|
* PARTICULAR PURPOSE. See the GNU Lesser General Public |
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|
* License for more details. |
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* |
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|
* You should have received a copy of the GNU Lesser |
||||||
|
* General Public License along with this library; if not, |
||||||
|
* write to the Free Software Foundation, Inc., |
||||||
|
* 51 Franklin St, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA |
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|
* |
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*/ |
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|
/*
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|
* From: https://github.com/tuxcell/interpolationArduino
|
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|
* replaced all doubles by float (wirtz@parasitstudio.de) |
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*/ |
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|
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|
#ifndef interpolation_h |
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|
#define interpolation_h |
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#if defined(ARDUINO) && ARDUINO >= 100 |
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|
#include <Arduino.h> |
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|
#else |
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|
#include <WProgram.h> |
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|
#endif |
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|
class interpolation |
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|
{ |
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|
public: |
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|
// constructor
|
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|
interpolation( void ); |
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|
interpolation( float x[], float y[], int lenXY); |
||||||
|
interpolation( float x[], float y[], int lenXY, float valInterp); |
||||||
|
|
||||||
|
void valueI( float valInterp ); |
||||||
|
void valuelenXY( int lenXY ); |
||||||
|
void valueX( float x[]); |
||||||
|
void valueY( float y[]); |
||||||
|
void valueXM( float XM[]); |
||||||
|
void valueZ( float Z[]); |
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|
float LinearInterpolate(); |
||||||
|
float CosineInterpolate(); |
||||||
|
float CubicInterpolate(); |
||||||
|
float LagrangeInterpolate(); |
||||||
|
float QuadraticInterpolate(); |
||||||
|
float AkimaInterpolate(); |
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|
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|
private: |
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|
float* _x; |
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|
float* _y; |
||||||
|
float* _XM; |
||||||
|
float* _Z; |
||||||
|
int _lenXY; |
||||||
|
float _valInterp; |
||||||
|
|
||||||
|
float LinearInterp( float x[], float y[], int n, float p ); |
||||||
|
float CosineInterp( float x[], float y[], int n, float p ); |
||||||
|
float CubicInterp( float x[], float y[], int n, float p ); |
||||||
|
float LagrangeInterp( float x[], float y[], int n, float p ); |
||||||
|
float QuadraticInterp( float x[], float y[], int n, float p ); |
||||||
|
float AkimaInterp( float x[], float y[], float XM[], float Z[], int n, float p ); |
||||||
|
|
||||||
|
}; |
||||||
|
|
||||||
|
#endif |
@ -1,124 +0,0 @@ |
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/*
|
|
||||||
From: https://raw.githubusercontent.com/kerinin/arduino-splines
|
|
||||||
*/ |
|
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|
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||||||
#include "Arduino.h" |
|
||||||
#include "spline.h" |
|
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#include <math.h> |
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|
||||||
Spline::Spline(void) { |
|
||||||
_prev_point = 0; |
|
||||||
} |
|
||||||
|
|
||||||
Spline::Spline( float x[], float y[], int numPoints, int degree ) |
|
||||||
{ |
|
||||||
setPoints(x, y, numPoints); |
|
||||||
setDegree(degree); |
|
||||||
_prev_point = 0; |
|
||||||
} |
|
||||||
|
|
||||||
Spline::Spline( float x[], float y[], float m[], int numPoints ) |
|
||||||
{ |
|
||||||
setPoints(x, y, m, numPoints); |
|
||||||
setDegree(Hermite); |
|
||||||
_prev_point = 0; |
|
||||||
} |
|
||||||
|
|
||||||
void Spline::setPoints( float x[], float y[], int numPoints ) { |
|
||||||
_x = x; |
|
||||||
_y = y; |
|
||||||
_length = numPoints; |
|
||||||
} |
|
||||||
|
|
||||||
void Spline::setPoints( float x[], float y[], float m[], int numPoints ) { |
|
||||||
_x = x; |
|
||||||
_y = y; |
|
||||||
_m = m; |
|
||||||
_length = numPoints; |
|
||||||
} |
|
||||||
|
|
||||||
void Spline::setDegree( int degree ) { |
|
||||||
_degree = degree; |
|
||||||
} |
|
||||||
|
|
||||||
float Spline::value( float x ) |
|
||||||
{ |
|
||||||
if ( _x[0] > x ) { |
|
||||||
return _y[0]; |
|
||||||
} |
|
||||||
else if ( _x[_length - 1] < x ) { |
|
||||||
return _y[_length - 1]; |
|
||||||
} |
|
||||||
else { |
|
||||||
for (int i = 0; i < _length; i++ ) |
|
||||||
{ |
|
||||||
int index = ( i + _prev_point ) % _length; |
|
||||||
|
|
||||||
if ( _x[index] == x ) { |
|
||||||
_prev_point = index; |
|
||||||
return _y[index]; |
|
||||||
} else if ( (_x[index] < x) && (x < _x[index + 1]) ) { |
|
||||||
_prev_point = index; |
|
||||||
return calc( x, index ); |
|
||||||
} |
|
||||||
} |
|
||||||
} |
|
||||||
return (0.0); |
|
||||||
} |
|
||||||
|
|
||||||
float Spline::calc( float x, int i ) |
|
||||||
{ |
|
||||||
switch ( _degree ) { |
|
||||||
case 0: |
|
||||||
return _y[i]; |
|
||||||
case 1: |
|
||||||
if ( _x[i] == _x[i + 1] ) { |
|
||||||
// Avoids division by 0
|
|
||||||
return _y[i]; |
|
||||||
} else { |
|
||||||
return _y[i] + (_y[i + 1] - _y[i]) * ( x - _x[i]) / ( _x[i + 1] - _x[i] ); |
|
||||||
} |
|
||||||
case Hermite: |
|
||||||
return hermite( ((x - _x[i]) / (_x[i + 1] - _x[i])), _y[i], _y[i + 1], _m[i], _m[i + 1], _x[i], _x[i + 1] ); |
|
||||||
case Catmull: |
|
||||||
if ( i == 0 ) { |
|
||||||
// x prior to spline start - first point used to determine tangent
|
|
||||||
return _y[1]; |
|
||||||
} else if ( i == _length - 2 ) { |
|
||||||
// x after spline end - last point used to determine tangent
|
|
||||||
return _y[_length - 2]; |
|
||||||
} else { |
|
||||||
float t = (x - _x[i]) / (_x[i + 1] - _x[i]); |
|
||||||
float m0 = (i == 0 ? 0 : catmull_tangent(i) ); |
|
||||||
float m1 = (i == _length - 1 ? 0 : catmull_tangent(i + 1) ); |
|
||||||
return hermite( t, _y[i], _y[i + 1], m0, m1, _x[i], _x[i + 1]); |
|
||||||
} |
|
||||||
} |
|
||||||
return(0.0); |
|
||||||
} |
|
||||||
|
|
||||||
float Spline::hermite( float t, float p0, float p1, float m0, float m1, float x0, float x1 ) { |
|
||||||
return (hermite_00(t) * p0) + (hermite_10(t) * (x1 - x0) * m0) + (hermite_01(t) * p1) + (hermite_11(t) * (x1 - x0) * m1); |
|
||||||
} |
|
||||||
float Spline::hermite_00( float t ) { |
|
||||||
return (2 * pow(t, 3)) - (3 * pow(t, 2)) + 1; |
|
||||||
} |
|
||||||
float Spline::hermite_10( float t ) { |
|
||||||
return pow(t, 3) - (2 * pow(t, 2)) + t; |
|
||||||
} |
|
||||||
float Spline::hermite_01( float t ) { |
|
||||||
return (3 * pow(t, 2)) - (2 * pow(t, 3)); |
|
||||||
} |
|
||||||
float Spline::hermite_11( float t ) { |
|
||||||
return pow(t, 3) - pow(t, 2); |
|
||||||
} |
|
||||||
|
|
||||||
float Spline::catmull_tangent( int i ) |
|
||||||
{ |
|
||||||
if ( _x[i + 1] == _x[i - 1] ) { |
|
||||||
// Avoids division by 0
|
|
||||||
return 0; |
|
||||||
} else { |
|
||||||
return (_y[i + 1] - _y[i - 1]) / (_x[i + 1] - _x[i - 1]); |
|
||||||
} |
|
||||||
} |
|
@ -1,45 +0,0 @@ |
|||||||
/*
|
|
||||||
From: https://github.com/kerinin/arduino-splines
|
|
||||||
|
|
||||||
Library for 1-d splines |
|
||||||
Copyright Ryan Michael |
|
||||||
Licensed under the LGPLv3 |
|
||||||
*/ |
|
||||||
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#ifndef spline_h |
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#define spline_h |
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#include "Arduino.h" |
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#define Hermite 10 |
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#define Catmull 11 |
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class Spline |
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{ |
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public: |
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Spline( void ); |
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Spline( float x[], float y[], int numPoints, int degree = 1 ); |
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Spline( float x[], float y[], float m[], int numPoints ); |
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float value( float x ); |
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void setPoints( float x[], float y[], int numPoints ); |
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void setPoints( float x[], float y[], float m[], int numPoints ); |
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void setDegree( int degree ); |
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private: |
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float calc( float, int); |
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float* _x; |
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float* _y; |
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float* _m; |
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int _degree; |
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int _length; |
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int _prev_point; |
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float hermite( float t, float p0, float p1, float m0, float m1, float x0, float x1 ); |
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float hermite_00( float t ); |
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float hermite_10( float t ); |
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float hermite_01( float t ); |
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float hermite_11( float t ); |
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float catmull_tangent( int i ); |
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}; |
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#endif |
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