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  • Committer: Package Import Robot
  • Author(s): Koichi Akabe
  • Date: 2012-06-04 07:15:43 UTC
  • Revision ID: package-import@ubuntu.com-20120604071543-zx6uthupvmtqn3k2
Tags: upstream-1.1.1
ImportĀ upstreamĀ versionĀ 1.1.1

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Lines of Context:
 
1
// Ceres Solver - A fast non-linear least squares minimizer
 
2
// Copyright 2010, 2011, 2012 Google Inc. All rights reserved.
 
3
// http://code.google.com/p/ceres-solver/
 
4
//
 
5
// Redistribution and use in source and binary forms, with or without
 
6
// modification, are permitted provided that the following conditions are met:
 
7
//
 
8
// * Redistributions of source code must retain the above copyright notice,
 
9
//   this list of conditions and the following disclaimer.
 
10
// * Redistributions in binary form must reproduce the above copyright notice,
 
11
//   this list of conditions and the following disclaimer in the documentation
 
12
//   and/or other materials provided with the distribution.
 
13
// * Neither the name of Google Inc. nor the names of its contributors may be
 
14
//   used to endorse or promote products derived from this software without
 
15
//   specific prior written permission.
 
16
//
 
17
// THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE COPYRIGHT HOLDERS AND CONTRIBUTORS "AS IS"
 
18
// AND ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
 
19
// IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
 
20
// ARE DISCLAIMED. IN NO EVENT SHALL THE COPYRIGHT OWNER OR CONTRIBUTORS BE
 
21
// LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR
 
22
// CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF
 
23
// SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS
 
24
// INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN
 
25
// CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE)
 
26
// ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE
 
27
// POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
 
28
//
 
29
// Author: keir@google.com (Keir Mierle)
 
30
 
 
31
#include "ceres/compressed_row_jacobian_writer.h"
 
32
 
 
33
#include "ceres/casts.h"
 
34
#include "ceres/compressed_row_sparse_matrix.h"
 
35
#include "ceres/parameter_block.h"
 
36
#include "ceres/program.h"
 
37
#include "ceres/residual_block.h"
 
38
#include "ceres/scratch_evaluate_preparer.h"
 
39
 
 
40
namespace ceres {
 
41
namespace internal {
 
42
 
 
43
SparseMatrix* CompressedRowJacobianWriter::CreateJacobian() const {
 
44
  const vector<ResidualBlock*>& residual_blocks =
 
45
      program_->residual_blocks();
 
46
 
 
47
  int total_num_residuals = program_->NumResiduals();
 
48
  int total_num_effective_parameters = program_->NumEffectiveParameters();
 
49
 
 
50
  // Count the number of jacobian nonzeros.
 
51
  int num_jacobian_nonzeros = 0;
 
52
  for (int i = 0; i < residual_blocks.size(); ++i) {
 
53
    ResidualBlock* residual_block = residual_blocks[i];
 
54
    const int num_residuals = residual_block->NumResiduals();
 
55
    const int num_parameter_blocks = residual_block->NumParameterBlocks();
 
56
    for (int j = 0; j < num_parameter_blocks; ++j) {
 
57
      ParameterBlock* parameter_block = residual_block->parameter_blocks()[j];
 
58
      if (!parameter_block->IsConstant()) {
 
59
        num_jacobian_nonzeros += num_residuals * parameter_block->LocalSize();
 
60
      }
 
61
    }
 
62
  }
 
63
 
 
64
  // Allocate storage for the jacobian with some extra space at the end.
 
65
  // Allocate more space than needed to store the jacobian so that when the LM
 
66
  // algorithm adds the diagonal, no reallocation is necessary. This reduces
 
67
  // peak memory usage significantly.
 
68
  CompressedRowSparseMatrix* jacobian =
 
69
      new CompressedRowSparseMatrix(
 
70
          total_num_residuals,
 
71
          total_num_effective_parameters,
 
72
          num_jacobian_nonzeros + total_num_effective_parameters);
 
73
 
 
74
  // At this stage, the CompressedSparseMatrix is an invalid state. But this
 
75
  // seems to be the only way to construct it without doing a memory copy.
 
76
  int* rows = jacobian->mutable_rows();
 
77
  int* cols = jacobian->mutable_cols();
 
78
  int row_pos = 0;
 
79
  rows[0] = 0;
 
80
  for (int i = 0; i < residual_blocks.size(); ++i) {
 
81
    const ResidualBlock* residual_block = residual_blocks[i];
 
82
    const int num_parameter_blocks = residual_block->NumParameterBlocks();
 
83
 
 
84
    // Count the number of derivatives for a row of this residual block and
 
85
    // build a list of active parameter block indices.
 
86
    int num_derivatives = 0;
 
87
    vector<int> parameter_indices;
 
88
    for (int j = 0; j < num_parameter_blocks; ++j) {
 
89
      ParameterBlock* parameter_block = residual_block->parameter_blocks()[j];
 
90
      if (!parameter_block->IsConstant()) {
 
91
        parameter_indices.push_back(parameter_block->index());
 
92
        num_derivatives += parameter_block->LocalSize();
 
93
      }
 
94
    }
 
95
 
 
96
    // Sort the parameters by their position in the state vector.
 
97
    sort(parameter_indices.begin(), parameter_indices.end());
 
98
    CHECK(unique(parameter_indices.begin(), parameter_indices.end()) ==
 
99
          parameter_indices.end())
 
100
          << "Ceres internal error:  "
 
101
          << "Duplicate parameter blocks detected in a cost function. "
 
102
          << "This should never happen. Please report this to "
 
103
          << "the Ceres developers.";
 
104
 
 
105
    // Update the row indices.
 
106
    const int num_residuals = residual_block->NumResiduals();
 
107
    for (int j = 0; j < num_residuals; ++j) {
 
108
      rows[row_pos + j + 1] = rows[row_pos + j] + num_derivatives;
 
109
    }
 
110
 
 
111
    // Iterate over parameter blocks in the order which they occur in the
 
112
    // parameter vector. This code mirrors that in Write(), where jacobian
 
113
    // values are updated.
 
114
    int col_pos = 0;
 
115
    for (int j = 0; j < parameter_indices.size(); ++j) {
 
116
      ParameterBlock* parameter_block =
 
117
          program_->parameter_blocks()[parameter_indices[j]];
 
118
      const int parameter_block_size = parameter_block->LocalSize();
 
119
 
 
120
      for (int r = 0; r < num_residuals; ++r) {
 
121
        // This is the position in the values array of the jacobian where this
 
122
        // row of the jacobian block should go.
 
123
        const int column_block_begin = rows[row_pos + r] + col_pos;
 
124
 
 
125
        for (int c = 0; c < parameter_block_size; ++c) {
 
126
          cols[column_block_begin + c] = parameter_block->delta_offset() + c;
 
127
        }
 
128
      }
 
129
      col_pos += parameter_block_size;
 
130
    }
 
131
    row_pos += num_residuals;
 
132
  }
 
133
 
 
134
  CHECK_EQ(num_jacobian_nonzeros, rows[total_num_residuals]);
 
135
  return jacobian;
 
136
}
 
137
 
 
138
void CompressedRowJacobianWriter::Write(int residual_id,
 
139
                                        int residual_offset,
 
140
                                        double **jacobians,
 
141
                                        SparseMatrix* base_jacobian) {
 
142
  CompressedRowSparseMatrix* jacobian =
 
143
      down_cast<CompressedRowSparseMatrix*>(base_jacobian);
 
144
 
 
145
  double* jacobian_values = jacobian->mutable_values();
 
146
  const int* jacobian_rows = jacobian->rows();
 
147
 
 
148
  const ResidualBlock* residual_block =
 
149
      program_->residual_blocks()[residual_id];
 
150
  const int num_parameter_blocks = residual_block->NumParameterBlocks();
 
151
  const int num_residuals = residual_block->NumResiduals();
 
152
 
 
153
  // It is necessary to determine the order of the jacobian blocks before
 
154
  // copying them into the CompressedRowSparseMatrix. Just because a cost
 
155
  // function uses parameter blocks 1 after 2 in its arguments does not mean
 
156
  // that the block 1 occurs before block 2 in the column layout of the
 
157
  // jacobian. Thus, determine the order by sorting the jacobian blocks by their
 
158
  // position in the state vector.
 
159
  vector<pair<int, int> > evaluated_jacobian_blocks;
 
160
  for (int j = 0; j < num_parameter_blocks; ++j) {
 
161
    const ParameterBlock* parameter_block =
 
162
        residual_block->parameter_blocks()[j];
 
163
    if (!parameter_block->IsConstant()) {
 
164
      evaluated_jacobian_blocks.push_back(
 
165
          make_pair(parameter_block->index(), j));
 
166
    }
 
167
  }
 
168
  sort(evaluated_jacobian_blocks.begin(), evaluated_jacobian_blocks.end());
 
169
 
 
170
  // Where in the current row does the jacobian for a parameter block begin.
 
171
  int col_pos = 0;
 
172
 
 
173
  // Iterate over the jacobian blocks in increasing order of their
 
174
  // positions in the reduced parameter vector.
 
175
  for (int i = 0; i < evaluated_jacobian_blocks.size(); ++i) {
 
176
    const ParameterBlock* parameter_block =
 
177
        program_->parameter_blocks()[evaluated_jacobian_blocks[i].first];
 
178
    const int argument = evaluated_jacobian_blocks[i].second;
 
179
    const int parameter_block_size = parameter_block->LocalSize();
 
180
 
 
181
    // Copy one row of the jacobian block at a time.
 
182
    for (int r = 0; r < num_residuals; ++r) {
 
183
      // Position of the r^th row of the current jacobian block.
 
184
      const double* block_row_begin =
 
185
          jacobians[argument] + r * parameter_block_size;
 
186
 
 
187
      // Position in the values array of the jacobian where this
 
188
      // row of the jacobian block should go.
 
189
      double* column_block_begin =
 
190
          jacobian_values + jacobian_rows[residual_offset + r] + col_pos;
 
191
 
 
192
      copy(block_row_begin,
 
193
           block_row_begin + parameter_block_size,
 
194
           column_block_begin);
 
195
    }
 
196
    col_pos += parameter_block_size;
 
197
  }
 
198
}
 
199
 
 
200
}  // namespace internal
 
201
}  // namespace ceres