Update to 2.0.0 tree from current Fremantle build
[opencv] / 3rdparty / include / OpenEXR / ImathMatrixAlgo.h
diff --git a/3rdparty/include/OpenEXR/ImathMatrixAlgo.h b/3rdparty/include/OpenEXR/ImathMatrixAlgo.h
new file mode 100644 (file)
index 0000000..0234f23
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,1114 @@
+///////////////////////////////////////////////////////////////////////////
+//
+// Copyright (c) 2002, Industrial Light & Magic, a division of Lucas
+// Digital Ltd. LLC
+// 
+// All rights reserved.
+// 
+// Redistribution and use in source and binary forms, with or without
+// modification, are permitted provided that the following conditions are
+// met:
+// *       Redistributions of source code must retain the above copyright
+// notice, this list of conditions and the following disclaimer.
+// *       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.
+// *       Neither the name of Industrial Light & Magic nor the names of
+// its contributors may be used to endorse or promote products derived
+// from this software without specific prior written permission. 
+// 
+// THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE COPYRIGHT HOLDERS AND CONTRIBUTORS
+// "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 COPYRIGHT
+// OWNER OR CONTRIBUTORS 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 INCLUDED_IMATHMATRIXALGO_H
+#define INCLUDED_IMATHMATRIXALGO_H
+
+//-------------------------------------------------------------------------
+//
+//      This file contains algorithms applied to or in conjunction with
+//     transformation matrices (Imath::Matrix33 and Imath::Matrix44).
+//     The assumption made is that these functions are called much less
+//     often than the basic point functions or these functions require
+//     more support classes.
+//
+//     This file also defines a few predefined constant matrices.
+//
+//-------------------------------------------------------------------------
+
+#include "ImathMatrix.h"
+#include "ImathQuat.h"
+#include "ImathEuler.h"
+#include "ImathExc.h"
+#include "ImathVec.h"
+#include <math.h>
+
+
+#ifdef OPENEXR_DLL
+    #ifdef IMATH_EXPORTS
+        #define IMATH_EXPORT_CONST extern __declspec(dllexport)
+    #else
+       #define IMATH_EXPORT_CONST extern __declspec(dllimport)
+    #endif
+#else
+    #define IMATH_EXPORT_CONST extern const
+#endif
+
+
+namespace Imath {
+
+//------------------
+// Identity matrices
+//------------------
+
+IMATH_EXPORT_CONST M33f identity33f;
+IMATH_EXPORT_CONST M44f identity44f;
+IMATH_EXPORT_CONST M33d identity33d;
+IMATH_EXPORT_CONST M44d identity44d;
+
+//----------------------------------------------------------------------
+// Extract scale, shear, rotation, and translation values from a matrix:
+// 
+// Notes:
+//
+// This implementation follows the technique described in the paper by
+// Spencer W. Thomas in the Graphics Gems II article: "Decomposing a 
+// Matrix into Simple Transformations", p. 320.
+//
+// - Some of the functions below have an optional exc parameter
+//   that determines the functions' behavior when the matrix'
+//   scaling is very close to zero:
+//
+//   If exc is true, the functions throw an Imath::ZeroScale exception.
+//
+//   If exc is false:
+//
+//      extractScaling (m, s)            returns false, s is invalid
+//     sansScaling (m)                  returns m
+//     removeScaling (m)                returns false, m is unchanged
+//      sansScalingAndShear (m)          returns m
+//      removeScalingAndShear (m)        returns false, m is unchanged
+//      extractAndRemoveScalingAndShear (m, s, h)  
+//                                       returns false, m is unchanged, 
+//                                                      (sh) are invalid
+//      checkForZeroScaleInRow ()        returns false
+//     extractSHRT (m, s, h, r, t)      returns false, (shrt) are invalid
+//
+// - Functions extractEuler(), extractEulerXYZ() and extractEulerZYX() 
+//   assume that the matrix does not include shear or non-uniform scaling, 
+//   but they do not examine the matrix to verify this assumption.  
+//   Matrices with shear or non-uniform scaling are likely to produce 
+//   meaningless results.  Therefore, you should use the 
+//   removeScalingAndShear() routine, if necessary, prior to calling
+//   extractEuler...() .
+//
+// - All functions assume that the matrix does not include perspective
+//   transformation(s), but they do not examine the matrix to verify 
+//   this assumption.  Matrices with perspective transformations are 
+//   likely to produce meaningless results.
+//
+//----------------------------------------------------------------------
+
+
+//
+// Declarations for 4x4 matrix.
+//
+
+template <class T>  bool        extractScaling 
+                                            (const Matrix44<T> &mat,
+                                            Vec3<T> &scl,
+                                            bool exc = true);
+  
+template <class T>  Matrix44<T> sansScaling (const Matrix44<T> &mat, 
+                                            bool exc = true);
+
+template <class T>  bool        removeScaling 
+                                            (Matrix44<T> &mat, 
+                                            bool exc = true);
+
+template <class T>  bool        extractScalingAndShear 
+                                            (const Matrix44<T> &mat,
+                                            Vec3<T> &scl,
+                                            Vec3<T> &shr,
+                                            bool exc = true);
+  
+template <class T>  Matrix44<T> sansScalingAndShear 
+                                            (const Matrix44<T> &mat, 
+                                            bool exc = true);
+
+template <class T>  bool        removeScalingAndShear 
+                                            (Matrix44<T> &mat,
+                                            bool exc = true);
+
+template <class T>  bool        extractAndRemoveScalingAndShear
+                                            (Matrix44<T> &mat,
+                                            Vec3<T>     &scl,
+                                            Vec3<T>     &shr,
+                                            bool exc = true);
+
+template <class T>  void       extractEulerXYZ 
+                                            (const Matrix44<T> &mat,
+                                            Vec3<T> &rot);
+
+template <class T>  void       extractEulerZYX 
+                                            (const Matrix44<T> &mat,
+                                            Vec3<T> &rot);
+
+template <class T>  Quat<T>    extractQuat (const Matrix44<T> &mat);
+
+template <class T>  bool       extractSHRT 
+                                    (const Matrix44<T> &mat,
+                                    Vec3<T> &s,
+                                    Vec3<T> &h,
+                                    Vec3<T> &r,
+                                    Vec3<T> &t,
+                                    bool exc /*= true*/,
+                                    typename Euler<T>::Order rOrder);
+
+template <class T>  bool       extractSHRT 
+                                    (const Matrix44<T> &mat,
+                                    Vec3<T> &s,
+                                    Vec3<T> &h,
+                                    Vec3<T> &r,
+                                    Vec3<T> &t,
+                                    bool exc = true);
+
+template <class T>  bool       extractSHRT 
+                                    (const Matrix44<T> &mat,
+                                    Vec3<T> &s,
+                                    Vec3<T> &h,
+                                    Euler<T> &r,
+                                    Vec3<T> &t,
+                                    bool exc = true);
+
+//
+// Internal utility function.
+//
+
+template <class T>  bool       checkForZeroScaleInRow
+                                            (const T       &scl, 
+                                            const Vec3<T> &row,
+                                            bool exc = true);
+
+//
+// Returns a matrix that rotates "fromDirection" vector to "toDirection"
+// vector.
+//
+
+template <class T> Matrix44<T> rotationMatrix (const Vec3<T> &fromDirection,
+                                               const Vec3<T> &toDirection);
+
+
+
+//
+// Returns a matrix that rotates the "fromDir" vector 
+// so that it points towards "toDir".  You may also 
+// specify that you want the up vector to be pointing 
+// in a certain direction "upDir".
+//
+
+template <class T> Matrix44<T> rotationMatrixWithUpDir 
+                                            (const Vec3<T> &fromDir,
+                                            const Vec3<T> &toDir,
+                                            const Vec3<T> &upDir);
+
+
+//
+// Returns a matrix that rotates the z-axis so that it 
+// points towards "targetDir".  You must also specify 
+// that you want the up vector to be pointing in a 
+// certain direction "upDir".
+//
+// Notes: The following degenerate cases are handled:
+//        (a) when the directions given by "toDir" and "upDir" 
+//            are parallel or opposite;
+//            (the direction vectors must have a non-zero cross product)
+//        (b) when any of the given direction vectors have zero length
+//
+
+template <class T> Matrix44<T> alignZAxisWithTargetDir 
+                                            (Vec3<T> targetDir, 
+                                            Vec3<T> upDir);
+
+
+//----------------------------------------------------------------------
+
+
+// 
+// Declarations for 3x3 matrix.
+//
+
+template <class T>  bool        extractScaling 
+                                            (const Matrix33<T> &mat,
+                                            Vec2<T> &scl,
+                                            bool exc = true);
+  
+template <class T>  Matrix33<T> sansScaling (const Matrix33<T> &mat, 
+                                            bool exc = true);
+
+template <class T>  bool        removeScaling 
+                                            (Matrix33<T> &mat, 
+                                            bool exc = true);
+
+template <class T>  bool        extractScalingAndShear 
+                                            (const Matrix33<T> &mat,
+                                            Vec2<T> &scl,
+                                            T &h,
+                                            bool exc = true);
+  
+template <class T>  Matrix33<T> sansScalingAndShear 
+                                            (const Matrix33<T> &mat, 
+                                            bool exc = true);
+
+template <class T>  bool        removeScalingAndShear 
+                                            (Matrix33<T> &mat,
+                                            bool exc = true);
+
+template <class T>  bool        extractAndRemoveScalingAndShear
+                                            (Matrix33<T> &mat,
+                                            Vec2<T>     &scl,
+                                            T           &shr,
+                                            bool exc = true);
+
+template <class T>  void       extractEuler
+                                            (const Matrix33<T> &mat,
+                                            T       &rot);
+
+template <class T>  bool       extractSHRT (const Matrix33<T> &mat,
+                                            Vec2<T> &s,
+                                            T       &h,
+                                            T       &r,
+                                            Vec2<T> &t,
+                                            bool exc = true);
+
+template <class T>  bool       checkForZeroScaleInRow
+                                            (const T       &scl, 
+                                            const Vec2<T> &row,
+                                            bool exc = true);
+
+
+
+
+//-----------------------------------------------------------------------------
+// Implementation for 4x4 Matrix
+//------------------------------
+
+
+template <class T>
+bool
+extractScaling (const Matrix44<T> &mat, Vec3<T> &scl, bool exc)
+{
+    Vec3<T> shr;
+    Matrix44<T> M (mat);
+
+    if (! extractAndRemoveScalingAndShear (M, scl, shr, exc))
+       return false;
+    
+    return true;
+}
+
+
+template <class T>
+Matrix44<T>
+sansScaling (const Matrix44<T> &mat, bool exc)
+{
+    Vec3<T> scl;
+    Vec3<T> shr;
+    Vec3<T> rot;
+    Vec3<T> tran;
+
+    if (! extractSHRT (mat, scl, shr, rot, tran, exc))
+       return mat;
+
+    Matrix44<T> M;
+    
+    M.translate (tran);
+    M.rotate (rot);
+    M.shear (shr);
+
+    return M;
+}
+
+
+template <class T>
+bool
+removeScaling (Matrix44<T> &mat, bool exc)
+{
+    Vec3<T> scl;
+    Vec3<T> shr;
+    Vec3<T> rot;
+    Vec3<T> tran;
+
+    if (! extractSHRT (mat, scl, shr, rot, tran, exc))
+       return false;
+
+    mat.makeIdentity ();
+    mat.translate (tran);
+    mat.rotate (rot);
+    mat.shear (shr);
+
+    return true;
+}
+
+
+template <class T>
+bool
+extractScalingAndShear (const Matrix44<T> &mat, 
+                       Vec3<T> &scl, Vec3<T> &shr, bool exc)
+{
+    Matrix44<T> M (mat);
+
+    if (! extractAndRemoveScalingAndShear (M, scl, shr, exc))
+       return false;
+    
+    return true;
+}
+
+
+template <class T>
+Matrix44<T>
+sansScalingAndShear (const Matrix44<T> &mat, bool exc)
+{
+    Vec3<T> scl;
+    Vec3<T> shr;
+    Matrix44<T> M (mat);
+
+    if (! extractAndRemoveScalingAndShear (M, scl, shr, exc))
+       return mat;
+    
+    return M;
+}
+
+
+template <class T>
+bool
+removeScalingAndShear (Matrix44<T> &mat, bool exc)
+{
+    Vec3<T> scl;
+    Vec3<T> shr;
+
+    if (! extractAndRemoveScalingAndShear (mat, scl, shr, exc))
+       return false;
+    
+    return true;
+}
+
+
+template <class T>
+bool
+extractAndRemoveScalingAndShear (Matrix44<T> &mat, 
+                                Vec3<T> &scl, Vec3<T> &shr, bool exc)
+{
+    //
+    // This implementation follows the technique described in the paper by
+    // Spencer W. Thomas in the Graphics Gems II article: "Decomposing a 
+    // Matrix into Simple Transformations", p. 320.
+    //
+
+    Vec3<T> row[3];
+
+    row[0] = Vec3<T> (mat[0][0], mat[0][1], mat[0][2]);
+    row[1] = Vec3<T> (mat[1][0], mat[1][1], mat[1][2]);
+    row[2] = Vec3<T> (mat[2][0], mat[2][1], mat[2][2]);
+    
+    T maxVal = 0;
+    for (int i=0; i < 3; i++)
+       for (int j=0; j < 3; j++)
+           if (Imath::abs (row[i][j]) > maxVal)
+               maxVal = Imath::abs (row[i][j]);
+
+    //
+    // We normalize the 3x3 matrix here.
+    // It was noticed that this can improve numerical stability significantly,
+    // especially when many of the upper 3x3 matrix's coefficients are very
+    // close to zero; we correct for this step at the end by multiplying the 
+    // scaling factors by maxVal at the end (shear and rotation are not 
+    // affected by the normalization).
+
+    if (maxVal != 0)
+    {
+       for (int i=0; i < 3; i++)
+           if (! checkForZeroScaleInRow (maxVal, row[i], exc))
+               return false;
+           else
+               row[i] /= maxVal;
+    }
+
+    // Compute X scale factor. 
+    scl.x = row[0].length ();
+    if (! checkForZeroScaleInRow (scl.x, row[0], exc))
+       return false;
+
+    // Normalize first row.
+    row[0] /= scl.x;
+
+    // An XY shear factor will shear the X coord. as the Y coord. changes.
+    // There are 6 combinations (XY, XZ, YZ, YX, ZX, ZY), although we only
+    // extract the first 3 because we can effect the last 3 by shearing in
+    // XY, XZ, YZ combined rotations and scales.
+    //
+    // shear matrix <   1,  YX,  ZX,  0,
+    //                 XY,   1,  ZY,  0,
+    //                 XZ,  YZ,   1,  0,
+    //                  0,   0,   0,  1 >
+
+    // Compute XY shear factor and make 2nd row orthogonal to 1st.
+    shr[0]  = row[0].dot (row[1]);
+    row[1] -= shr[0] * row[0];
+
+    // Now, compute Y scale.
+    scl.y = row[1].length ();
+    if (! checkForZeroScaleInRow (scl.y, row[1], exc))
+       return false;
+
+    // Normalize 2nd row and correct the XY shear factor for Y scaling.
+    row[1] /= scl.y; 
+    shr[0] /= scl.y;
+
+    // Compute XZ and YZ shears, orthogonalize 3rd row.
+    shr[1]  = row[0].dot (row[2]);
+    row[2] -= shr[1] * row[0];
+    shr[2]  = row[1].dot (row[2]);
+    row[2] -= shr[2] * row[1];
+
+    // Next, get Z scale.
+    scl.z = row[2].length ();
+    if (! checkForZeroScaleInRow (scl.z, row[2], exc))
+       return false;
+
+    // Normalize 3rd row and correct the XZ and YZ shear factors for Z scaling.
+    row[2] /= scl.z;
+    shr[1] /= scl.z;
+    shr[2] /= scl.z;
+
+    // At this point, the upper 3x3 matrix in mat is orthonormal.
+    // Check for a coordinate system flip. If the determinant
+    // is less than zero, then negate the matrix and the scaling factors.
+    if (row[0].dot (row[1].cross (row[2])) < 0)
+       for (int  i=0; i < 3; i++)
+       {
+           scl[i] *= -1;
+           row[i] *= -1;
+       }
+
+    // Copy over the orthonormal rows into the returned matrix.
+    // The upper 3x3 matrix in mat is now a rotation matrix.
+    for (int i=0; i < 3; i++)
+    {
+       mat[i][0] = row[i][0]; 
+       mat[i][1] = row[i][1]; 
+       mat[i][2] = row[i][2];
+    }
+
+    // Correct the scaling factors for the normalization step that we 
+    // performed above; shear and rotation are not affected by the 
+    // normalization.
+    scl *= maxVal;
+
+    return true;
+}
+
+
+template <class T>
+void
+extractEulerXYZ (const Matrix44<T> &mat, Vec3<T> &rot)
+{
+    //
+    // Normalize the local x, y and z axes to remove scaling.
+    //
+
+    Vec3<T> i (mat[0][0], mat[0][1], mat[0][2]);
+    Vec3<T> j (mat[1][0], mat[1][1], mat[1][2]);
+    Vec3<T> k (mat[2][0], mat[2][1], mat[2][2]);
+
+    i.normalize();
+    j.normalize();
+    k.normalize();
+
+    Matrix44<T> M (i[0], i[1], i[2], 0, 
+                  j[0], j[1], j[2], 0, 
+                  k[0], k[1], k[2], 0, 
+                  0,    0,    0,    1);
+
+    //
+    // Extract the first angle, rot.x.
+    // 
+
+    rot.x = Math<T>::atan2 (M[1][2], M[2][2]);
+
+    //
+    // Remove the rot.x rotation from M, so that the remaining
+    // rotation, N, is only around two axes, and gimbal lock
+    // cannot occur.
+    //
+
+    Matrix44<T> N;
+    N.rotate (Vec3<T> (-rot.x, 0, 0));
+    N = N * M;
+
+    //
+    // Extract the other two angles, rot.y and rot.z, from N.
+    //
+
+    T cy = Math<T>::sqrt (N[0][0]*N[0][0] + N[0][1]*N[0][1]);
+    rot.y = Math<T>::atan2 (-N[0][2], cy);
+    rot.z = Math<T>::atan2 (-N[1][0], N[1][1]);
+}
+
+
+template <class T>
+void
+extractEulerZYX (const Matrix44<T> &mat, Vec3<T> &rot)
+{
+    //
+    // Normalize the local x, y and z axes to remove scaling.
+    //
+
+    Vec3<T> i (mat[0][0], mat[0][1], mat[0][2]);
+    Vec3<T> j (mat[1][0], mat[1][1], mat[1][2]);
+    Vec3<T> k (mat[2][0], mat[2][1], mat[2][2]);
+
+    i.normalize();
+    j.normalize();
+    k.normalize();
+
+    Matrix44<T> M (i[0], i[1], i[2], 0, 
+                  j[0], j[1], j[2], 0, 
+                  k[0], k[1], k[2], 0, 
+                  0,    0,    0,    1);
+
+    //
+    // Extract the first angle, rot.x.
+    // 
+
+    rot.x = -Math<T>::atan2 (M[1][0], M[0][0]);
+
+    //
+    // Remove the x rotation from M, so that the remaining
+    // rotation, N, is only around two axes, and gimbal lock
+    // cannot occur.
+    //
+
+    Matrix44<T> N;
+    N.rotate (Vec3<T> (0, 0, -rot.x));
+    N = N * M;
+
+    //
+    // Extract the other two angles, rot.y and rot.z, from N.
+    //
+
+    T cy = Math<T>::sqrt (N[2][2]*N[2][2] + N[2][1]*N[2][1]);
+    rot.y = -Math<T>::atan2 (-N[2][0], cy);
+    rot.z = -Math<T>::atan2 (-N[1][2], N[1][1]);
+}
+
+
+template <class T>
+Quat<T>
+extractQuat (const Matrix44<T> &mat)
+{
+  Matrix44<T> rot;
+
+  T        tr, s;
+  T         q[4];
+  int    i, j, k;
+  Quat<T>   quat;
+
+  int nxt[3] = {1, 2, 0};
+  tr = mat[0][0] + mat[1][1] + mat[2][2];
+
+  // check the diagonal
+  if (tr > 0.0) {
+     s = Math<T>::sqrt (tr + 1.0);
+     quat.r = s / 2.0;
+     s = 0.5 / s;
+
+     quat.v.x = (mat[1][2] - mat[2][1]) * s;
+     quat.v.y = (mat[2][0] - mat[0][2]) * s;
+     quat.v.z = (mat[0][1] - mat[1][0]) * s;
+  } 
+  else {      
+     // diagonal is negative
+     i = 0;
+     if (mat[1][1] > mat[0][0]) 
+        i=1;
+     if (mat[2][2] > mat[i][i]) 
+        i=2;
+    
+     j = nxt[i];
+     k = nxt[j];
+     s = Math<T>::sqrt ((mat[i][i] - (mat[j][j] + mat[k][k])) + 1.0);
+      
+     q[i] = s * 0.5;
+     if (s != 0.0) 
+        s = 0.5 / s;
+
+     q[3] = (mat[j][k] - mat[k][j]) * s;
+     q[j] = (mat[i][j] + mat[j][i]) * s;
+     q[k] = (mat[i][k] + mat[k][i]) * s;
+
+     quat.v.x = q[0];
+     quat.v.y = q[1];
+     quat.v.z = q[2];
+     quat.r = q[3];
+ }
+
+  return quat;
+}
+
+template <class T>
+bool 
+extractSHRT (const Matrix44<T> &mat,
+            Vec3<T> &s,
+            Vec3<T> &h,
+            Vec3<T> &r,
+            Vec3<T> &t,
+            bool exc /* = true */ ,
+            typename Euler<T>::Order rOrder /* = Euler<T>::XYZ */ )
+{
+    Matrix44<T> rot;
+
+    rot = mat;
+    if (! extractAndRemoveScalingAndShear (rot, s, h, exc))
+       return false;
+
+    extractEulerXYZ (rot, r);
+
+    t.x = mat[3][0];
+    t.y = mat[3][1];
+    t.z = mat[3][2];
+
+    if (rOrder != Euler<T>::XYZ)
+    {
+       Imath::Euler<T> eXYZ (r, Imath::Euler<T>::XYZ);
+       Imath::Euler<T> e (eXYZ, rOrder);
+       r = e.toXYZVector ();
+    }
+
+    return true;
+}
+
+template <class T>
+bool 
+extractSHRT (const Matrix44<T> &mat,
+            Vec3<T> &s,
+            Vec3<T> &h,
+            Vec3<T> &r,
+            Vec3<T> &t,
+            bool exc)
+{
+    return extractSHRT(mat, s, h, r, t, exc, Imath::Euler<T>::XYZ);
+}
+
+template <class T>
+bool 
+extractSHRT (const Matrix44<T> &mat,
+            Vec3<T> &s,
+            Vec3<T> &h,
+            Euler<T> &r,
+            Vec3<T> &t,
+            bool exc /* = true */)
+{
+    return extractSHRT (mat, s, h, r, t, exc, r.order ());
+}
+
+
+template <class T> 
+bool           
+checkForZeroScaleInRow (const T& scl, 
+                       const Vec3<T> &row,
+                       bool exc /* = true */ )
+{
+    for (int i = 0; i < 3; i++)
+    {
+       if ((abs (scl) < 1 && abs (row[i]) >= limits<T>::max() * abs (scl)))
+       {
+           if (exc)
+               throw Imath::ZeroScaleExc ("Cannot remove zero scaling "
+                                          "from matrix.");
+           else
+               return false;
+       }
+    }
+
+    return true;
+}
+
+
+template <class T>
+Matrix44<T>
+rotationMatrix (const Vec3<T> &from, const Vec3<T> &to)
+{
+    Quat<T> q;
+    q.setRotation(from, to);
+    return q.toMatrix44();
+}
+
+
+template <class T>
+Matrix44<T>    
+rotationMatrixWithUpDir (const Vec3<T> &fromDir,
+                        const Vec3<T> &toDir,
+                        const Vec3<T> &upDir)
+{
+    //
+    // The goal is to obtain a rotation matrix that takes 
+    // "fromDir" to "toDir".  We do this in two steps and 
+    // compose the resulting rotation matrices; 
+    //    (a) rotate "fromDir" into the z-axis
+    //    (b) rotate the z-axis into "toDir"
+    //
+
+    // The from direction must be non-zero; but we allow zero to and up dirs.
+    if (fromDir.length () == 0)
+       return Matrix44<T> ();
+
+    else
+    {
+       Matrix44<T> zAxis2FromDir  = alignZAxisWithTargetDir 
+                                        (fromDir, Vec3<T> (0, 1, 0));
+
+       Matrix44<T> fromDir2zAxis  = zAxis2FromDir.transposed ();
+       
+       Matrix44<T> zAxis2ToDir    = alignZAxisWithTargetDir (toDir, upDir);
+
+       return fromDir2zAxis * zAxis2ToDir;
+    }
+}
+
+
+template <class T>
+Matrix44<T>
+alignZAxisWithTargetDir (Vec3<T> targetDir, Vec3<T> upDir)
+{
+    //
+    // Ensure that the target direction is non-zero.
+    //
+
+    if ( targetDir.length () == 0 )
+       targetDir = Vec3<T> (0, 0, 1);
+
+    //
+    // Ensure that the up direction is non-zero.
+    //
+
+    if ( upDir.length () == 0 )
+       upDir = Vec3<T> (0, 1, 0);
+
+    //
+    // Check for degeneracies.  If the upDir and targetDir are parallel 
+    // or opposite, then compute a new, arbitrary up direction that is
+    // not parallel or opposite to the targetDir.
+    //
+
+    if (upDir.cross (targetDir).length () == 0)
+    {
+       upDir = targetDir.cross (Vec3<T> (1, 0, 0));
+       if (upDir.length() == 0)
+           upDir = targetDir.cross(Vec3<T> (0, 0, 1));
+    }
+
+    //
+    // Compute the x-, y-, and z-axis vectors of the new coordinate system.
+    //
+
+    Vec3<T> targetPerpDir = upDir.cross (targetDir);    
+    Vec3<T> targetUpDir   = targetDir.cross (targetPerpDir);
+    
+    //
+    // Rotate the x-axis into targetPerpDir (row 0),
+    // rotate the y-axis into targetUpDir   (row 1),
+    // rotate the z-axis into targetDir     (row 2).
+    //
+    
+    Vec3<T> row[3];
+    row[0] = targetPerpDir.normalized ();
+    row[1] = targetUpDir  .normalized ();
+    row[2] = targetDir    .normalized ();
+    
+    Matrix44<T> mat ( row[0][0],  row[0][1],  row[0][2],  0,
+                     row[1][0],  row[1][1],  row[1][2],  0,
+                     row[2][0],  row[2][1],  row[2][2],  0,
+                     0,          0,          0,          1 );
+    
+    return mat;
+}
+
+
+
+//-----------------------------------------------------------------------------
+// Implementation for 3x3 Matrix
+//------------------------------
+
+
+template <class T>
+bool
+extractScaling (const Matrix33<T> &mat, Vec2<T> &scl, bool exc)
+{
+    T shr;
+    Matrix33<T> M (mat);
+
+    if (! extractAndRemoveScalingAndShear (M, scl, shr, exc))
+       return false;
+
+    return true;
+}
+
+
+template <class T>
+Matrix33<T>
+sansScaling (const Matrix33<T> &mat, bool exc)
+{
+    Vec2<T> scl;
+    T shr;
+    T rot;
+    Vec2<T> tran;
+
+    if (! extractSHRT (mat, scl, shr, rot, tran, exc))
+       return mat;
+
+    Matrix33<T> M;
+    
+    M.translate (tran);
+    M.rotate (rot);
+    M.shear (shr);
+
+    return M;
+}
+
+
+template <class T>
+bool
+removeScaling (Matrix33<T> &mat, bool exc)
+{
+    Vec2<T> scl;
+    T shr;
+    T rot;
+    Vec2<T> tran;
+
+    if (! extractSHRT (mat, scl, shr, rot, tran, exc))
+       return false;
+
+    mat.makeIdentity ();
+    mat.translate (tran);
+    mat.rotate (rot);
+    mat.shear (shr);
+
+    return true;
+}
+
+
+template <class T>
+bool
+extractScalingAndShear (const Matrix33<T> &mat, Vec2<T> &scl, T &shr, bool exc)
+{
+    Matrix33<T> M (mat);
+
+    if (! extractAndRemoveScalingAndShear (M, scl, shr, exc))
+       return false;
+
+    return true;
+}
+
+
+template <class T>
+Matrix33<T>
+sansScalingAndShear (const Matrix33<T> &mat, bool exc)
+{
+    Vec2<T> scl;
+    T shr;
+    Matrix33<T> M (mat);
+
+    if (! extractAndRemoveScalingAndShear (M, scl, shr, exc))
+       return mat;
+    
+    return M;
+}
+
+
+template <class T>
+bool
+removeScalingAndShear (Matrix33<T> &mat, bool exc)
+{
+    Vec2<T> scl;
+    T shr;
+
+    if (! extractAndRemoveScalingAndShear (mat, scl, shr, exc))
+       return false;
+    
+    return true;
+}
+
+template <class T>
+bool
+extractAndRemoveScalingAndShear (Matrix33<T> &mat, 
+                                Vec2<T> &scl, T &shr, bool exc)
+{
+    Vec2<T> row[2];
+
+    row[0] = Vec2<T> (mat[0][0], mat[0][1]);
+    row[1] = Vec2<T> (mat[1][0], mat[1][1]);
+    
+    T maxVal = 0;
+    for (int i=0; i < 2; i++)
+       for (int j=0; j < 2; j++)
+           if (Imath::abs (row[i][j]) > maxVal)
+               maxVal = Imath::abs (row[i][j]);
+
+    //
+    // We normalize the 2x2 matrix here.
+    // It was noticed that this can improve numerical stability significantly,
+    // especially when many of the upper 2x2 matrix's coefficients are very
+    // close to zero; we correct for this step at the end by multiplying the 
+    // scaling factors by maxVal at the end (shear and rotation are not 
+    // affected by the normalization).
+
+    if (maxVal != 0)
+    {
+       for (int i=0; i < 2; i++)
+           if (! checkForZeroScaleInRow (maxVal, row[i], exc))
+               return false;
+           else
+               row[i] /= maxVal;
+    }
+
+    // Compute X scale factor. 
+    scl.x = row[0].length ();
+    if (! checkForZeroScaleInRow (scl.x, row[0], exc))
+       return false;
+
+    // Normalize first row.
+    row[0] /= scl.x;
+
+    // An XY shear factor will shear the X coord. as the Y coord. changes.
+    // There are 2 combinations (XY, YX), although we only extract the XY 
+    // shear factor because we can effect the an YX shear factor by 
+    // shearing in XY combined with rotations and scales.
+    //
+    // shear matrix <   1,  YX,  0,
+    //                 XY,   1,  0,
+    //                  0,   0,  1 >
+
+    // Compute XY shear factor and make 2nd row orthogonal to 1st.
+    shr     = row[0].dot (row[1]);
+    row[1] -= shr * row[0];
+
+    // Now, compute Y scale.
+    scl.y = row[1].length ();
+    if (! checkForZeroScaleInRow (scl.y, row[1], exc))
+       return false;
+
+    // Normalize 2nd row and correct the XY shear factor for Y scaling.
+    row[1] /= scl.y; 
+    shr    /= scl.y;
+
+    // At this point, the upper 2x2 matrix in mat is orthonormal.
+    // Check for a coordinate system flip. If the determinant
+    // is -1, then flip the rotation matrix and adjust the scale(Y) 
+    // and shear(XY) factors to compensate.
+    if (row[0][0] * row[1][1] - row[0][1] * row[1][0] < 0)
+    {
+       row[1][0] *= -1;
+       row[1][1] *= -1;
+       scl[1] *= -1;
+       shr *= -1;
+    }
+
+    // Copy over the orthonormal rows into the returned matrix.
+    // The upper 2x2 matrix in mat is now a rotation matrix.
+    for (int i=0; i < 2; i++)
+    {
+       mat[i][0] = row[i][0]; 
+       mat[i][1] = row[i][1]; 
+    }
+
+    scl *= maxVal;
+
+    return true;
+}
+
+
+template <class T>
+void
+extractEuler (const Matrix33<T> &mat, T &rot)
+{
+    //
+    // Normalize the local x and y axes to remove scaling.
+    //
+
+    Vec2<T> i (mat[0][0], mat[0][1]);
+    Vec2<T> j (mat[1][0], mat[1][1]);
+
+    i.normalize();
+    j.normalize();
+
+    //
+    // Extract the angle, rot.
+    // 
+
+    rot = - Math<T>::atan2 (j[0], i[0]);
+}
+
+
+template <class T>
+bool 
+extractSHRT (const Matrix33<T> &mat,
+            Vec2<T> &s,
+            T       &h,
+            T       &r,
+            Vec2<T> &t,
+            bool    exc)
+{
+    Matrix33<T> rot;
+
+    rot = mat;
+    if (! extractAndRemoveScalingAndShear (rot, s, h, exc))
+       return false;
+
+    extractEuler (rot, r);
+
+    t.x = mat[2][0];
+    t.y = mat[2][1];
+
+    return true;
+}
+
+
+template <class T> 
+bool           
+checkForZeroScaleInRow (const T& scl, 
+                       const Vec2<T> &row,
+                       bool exc /* = true */ )
+{
+    for (int i = 0; i < 2; i++)
+    {
+       if ((abs (scl) < 1 && abs (row[i]) >= limits<T>::max() * abs (scl)))
+       {
+           if (exc)
+               throw Imath::ZeroScaleExc ("Cannot remove zero scaling "
+                                          "from matrix.");
+           else
+               return false;
+       }
+    }
+
+    return true;
+}
+
+
+} // namespace Imath
+
+#endif