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54122: Bad quality prismatic mesh
[modules/smesh.git] / src / SMESHUtils / SMESH_Delaunay.cxx
diff --git a/src/SMESHUtils/SMESH_Delaunay.cxx b/src/SMESHUtils/SMESH_Delaunay.cxx
new file mode 100644 (file)
index 0000000..d5bc2f6
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,296 @@
+// Copyright (C) 2007-2016  CEA/DEN, EDF R&D, OPEN CASCADE
+//
+// Copyright (C) 2003-2007  OPEN CASCADE, EADS/CCR, LIP6, CEA/DEN,
+// CEDRAT, EDF R&D, LEG, PRINCIPIA R&D, BUREAU VERITAS
+//
+// This library is free software; you can redistribute it and/or
+// modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
+// License as published by the Free Software Foundation; either
+// version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
+//
+// This library is distributed in the hope that it will be useful,
+// but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
+// MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
+// Lesser General Public License for more details.
+//
+// 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., 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA  02111-1307 USA
+//
+// See http://www.salome-platform.org/ or email : webmaster.salome@opencascade.com
+//
+// File      : SMESH_Delaunay.cxx
+// Created   : Wed Apr 19 15:41:15 2017
+// Author    : Edward AGAPOV (eap)
+
+#include "SMESH_Delaunay.hxx"
+#include "SMESH_MeshAlgos.hxx"
+
+#include <BRepAdaptor_Surface.hxx>
+#include <BRepMesh_Delaun.hxx>
+
+//================================================================================
+/*!
+ * \brief Construct a Delaunay triangulation of given boundary nodes
+ *  \param [in] boundaryNodes - vector of nodes of a wire
+ *  \param [in] face - the face
+ *  \param [in] faceID - the face ID
+ *  \param [in] nbNodesToVisit - nb of non-marked nodes on the face
+ */
+//================================================================================
+
+SMESH_Delaunay::SMESH_Delaunay(const std::vector< const UVPtStructVec* > & boundaryNodes,
+                               const TopoDS_Face&                          face,
+                               const int                                   faceID)
+  : _face( face ), _faceID( faceID ), _scale( 1., 1. )
+{
+  // compute _scale
+  BRepAdaptor_Surface surf( face );
+  if ( surf.GetType() != GeomAbs_Plane )
+  {
+    const int nbDiv = 100;
+    const double uRange = surf.LastUParameter() - surf.FirstUParameter();
+    const double vRange = surf.LastVParameter() - surf.FirstVParameter();
+    const double dU = uRange / nbDiv;
+    const double dV = vRange / nbDiv;
+    double u = surf.FirstUParameter(), v = surf.FirstVParameter();
+    gp_Pnt p0U = surf.Value( u, v ), p0V = p0U;
+    double lenU = 0, lenV = 0;
+    for ( ; u < surf.LastUParameter(); u += dU, v += dV )
+    {
+      gp_Pnt p1U = surf.Value( u, surf.FirstVParameter() );
+      lenU += p1U.Distance( p0U );
+      p0U = p1U;
+      gp_Pnt p1V = surf.Value( surf.FirstUParameter(), v );
+      lenV += p1V.Distance( p0V );
+      p0V = p1V;
+    }
+    _scale.SetCoord( lenU / uRange, lenV / vRange );
+  }
+
+  // count boundary points
+  int iP = 1, nbP = 0;
+  for ( size_t iW = 0; iW < boundaryNodes.size(); ++iW ) // loop on wires
+  {
+    nbP += boundaryNodes[iW]->size();
+    if ( boundaryNodes[iW]->front().node == boundaryNodes[iW]->back().node )
+      --nbP; // 1st and last points coincide
+  }
+  _bndNodes.resize( nbP );
+
+  // fill boundary points
+  BRepMesh::Array1OfVertexOfDelaun bndVert( 1, 1 + nbP );
+  BRepMesh_Vertex v( 0, 0, BRepMesh_Frontier );
+  for ( size_t iW = 0; iW < boundaryNodes.size(); ++iW )
+  {
+    const UVPtStructVec& bndPnt = *boundaryNodes[iW];
+    int i = 0, nb = bndPnt.size();
+    if ( bndPnt[0].node == bndPnt.back().node )
+      --nb;
+    for ( ; i < nb;  ++i, ++iP )
+    {
+      _bndNodes[ iP-1 ] = bndPnt[i].node;
+      bndPnt[i].node->setIsMarked( true );
+
+      v.ChangeCoord() = bndPnt[i].UV().Multiplied( _scale );
+      bndVert( iP )   = v;
+    }
+  }
+
+  // triangulate the srcFace in 2D
+  BRepMesh_Delaun Delaunay( bndVert );
+  _triaDS = Delaunay.Result();
+}
+
+//================================================================================
+/*!
+ * \brief Prepare to the exploration of nodes
+ */
+//================================================================================
+
+void SMESH_Delaunay::InitTraversal(const int nbNodesToVisit)
+{
+  _nbNodesToVisit = (size_t) nbNodesToVisit;
+  _nbVisitedNodes = _iBndNode = 0;
+  _noTriQueue.clear();
+}
+
+//================================================================================
+/*!
+ * \brief Return a node with its Barycentric Coordinates within the triangle
+ *        defined by its node indices (zero based)
+ *  \param [out] bc - Barycentric Coordinates of the returned node
+ *  \param [out] triaNodes - indices of triangle nodes
+ *  \return const SMDS_MeshNode* - the next node or NULL
+ */
+//================================================================================
+
+const SMDS_MeshNode* SMESH_Delaunay::NextNode( double bc[3], int triaNodes[3] )
+{
+  while ( _nbVisitedNodes < _nbNodesToVisit )
+  {
+    while ( !_noTriQueue.empty() )
+    {
+      const SMDS_MeshNode*     node = _noTriQueue.front().first;
+      const BRepMesh_Triangle* tria = _noTriQueue.front().second;
+      _noTriQueue.pop_front();
+      if ( node->isMarked() )
+        continue;
+      ++_nbVisitedNodes;
+      node->setIsMarked( true );
+
+      // find a Delaunay triangle containing the src node
+      gp_XY uv = getNodeUV( _face, node );
+      tria = FindTriangle( uv, tria, bc, triaNodes );
+      if ( tria )
+      {
+        addCloseNodes( node, tria, _faceID, _noTriQueue );
+        return node;
+      }
+    }
+    for ( ; _iBndNode < _bndNodes.size() &&  _noTriQueue.empty();  ++_iBndNode )
+    {
+      if ( const BRepMesh_Triangle* tria = GetTriangleNear( _iBndNode ))
+        addCloseNodes( _bndNodes[ _iBndNode ], tria, _faceID, _noTriQueue );
+    }
+    if ( _noTriQueue.empty() )
+      break;
+  }
+
+  // if ( _nbVisitedNodes < _nbNodesToVisit )
+  //   _nbVisitedNodes = std::numeric_limits<int>::max();
+  return NULL;
+}
+
+//================================================================================
+/*!
+ * \brief Find a Delaunay triangle containing a given 2D point and return
+ *        barycentric coordinates within the found triangle
+ */
+//================================================================================
+
+const BRepMesh_Triangle* SMESH_Delaunay::FindTriangle( const gp_XY&             UV,
+                                                       const BRepMesh_Triangle* tria,
+                                                       double                   bc[3],
+                                                       int                      triaNodes[3] )
+{
+  int   nodeIDs[3];
+  gp_XY nodeUVs[3];
+  int   linkIDs[3];
+  Standard_Boolean ori[3];
+
+  gp_XY uv = UV.Multiplied( _scale );
+
+  while ( tria )
+  {
+    // check if the uv is in tria
+
+    _triaDS->ElementNodes( *tria, nodeIDs );
+    nodeUVs[0] = _triaDS->GetNode( nodeIDs[0] ).Coord();
+    nodeUVs[1] = _triaDS->GetNode( nodeIDs[1] ).Coord();
+    nodeUVs[2] = _triaDS->GetNode( nodeIDs[2] ).Coord();
+
+    SMESH_MeshAlgos::GetBarycentricCoords( uv,
+                                           nodeUVs[0], nodeUVs[1], nodeUVs[2],
+                                           bc[0], bc[1] );
+    if ( bc[0] >= 0 && bc[1] >= 0 && bc[0] + bc[1] <= 1 )
+    {
+      bc[2] = 1 - bc[0] - bc[1];
+      triaNodes[0] = nodeIDs[0] - 1;
+      triaNodes[1] = nodeIDs[1] - 1;
+      triaNodes[2] = nodeIDs[2] - 1;
+      return tria;
+    }
+
+    // look for a neighbor triangle, which is adjacent to a link intersected
+    // by a segment( triangle center -> uv )
+
+    gp_XY gc = ( nodeUVs[0] + nodeUVs[1] + nodeUVs[2] ) / 3.;
+    gp_XY seg = uv - gc;
+
+    tria->Edges( linkIDs, ori );
+    int triaID = _triaDS->IndexOf( *tria );
+    tria = 0;
+
+    for ( int i = 0; i < 3; ++i )
+    {
+      const BRepMesh_PairOfIndex & triIDs = _triaDS->ElementsConnectedTo( linkIDs[i] );
+      if ( triIDs.Extent() < 2 )
+        continue; // no neighbor triangle
+
+      // check if a link intersects gc2uv
+      const BRepMesh_Edge & link = _triaDS->GetLink( linkIDs[i] );
+      const BRepMesh_Vertex & n1 = _triaDS->GetNode( link.FirstNode() );
+      const BRepMesh_Vertex & n2 = _triaDS->GetNode( link.LastNode() );
+      gp_XY uv1 = n1.Coord();
+      gp_XY lin = n2.Coord() - uv1; // link direction
+
+      double crossSegLin = seg ^ lin;
+      if ( Abs( crossSegLin ) < std::numeric_limits<double>::min() )
+        continue; // parallel
+
+      double uSeg = ( uv1 - gc ) ^ lin / crossSegLin;
+      if ( 0. <= uSeg && uSeg <= 1. )
+      {
+        tria = & _triaDS->GetElement( triIDs.Index( 1 + ( triIDs.Index(1) == triaID )));
+        break;
+      }
+    }
+  }
+  return tria;
+}
+
+//================================================================================
+/*!
+ * \brief Return a triangle sharing a given boundary node
+ *  \param [in] iBndNode - index of the boundary node
+ *  \return const BRepMesh_Triangle* - a found triangle
+ */
+//================================================================================
+
+const BRepMesh_Triangle* SMESH_Delaunay::GetTriangleNear( int iBndNode )
+{
+  const BRepMesh::ListOfInteger & linkIds = _triaDS->LinksConnectedTo( iBndNode + 1 );
+  const BRepMesh_PairOfIndex &    triaIds = _triaDS->ElementsConnectedTo( linkIds.First() );
+  const BRepMesh_Triangle&           tria = _triaDS->GetElement( triaIds.Index(1) );
+  return &tria;
+}
+
+//================================================================================
+/*!
+ * \brief Return UV of the i-th source boundary node (zero based)
+ */
+//================================================================================
+
+gp_XY SMESH_Delaunay::GetBndUV(const int iNode) const
+{
+  return _triaDS->GetNode( iNode+1 ).Coord();
+}
+
+//================================================================================
+/*!
+ * \brief Add non-marked nodes surrounding a given one to a queue
+ */
+//================================================================================
+
+void SMESH_Delaunay::addCloseNodes( const SMDS_MeshNode*     node,
+                                    const BRepMesh_Triangle* tria,
+                                    const int                faceID,
+                                    TNodeTriaList &          _noTriQueue )
+{
+  // find in-FACE nodes
+  SMDS_ElemIteratorPtr elems = node->GetInverseElementIterator(SMDSAbs_Face);
+  while ( elems->more() )
+  {
+    const SMDS_MeshElement* elem = elems->next();
+    if ( elem->getshapeId() == faceID )
+    {
+      for ( int i = 0, nb = elem->NbNodes(); i < nb; ++i )
+      {
+        const SMDS_MeshNode* n = elem->GetNode( i );
+        if ( !n->isMarked() /*&& n->getshapeId() == faceID*/ )
+          _noTriQueue.push_back( std::make_pair( n, tria ));
+      }
+    }
+  }
+}