src/HYDROData/HYDROData_StreamAltitude.cxx

   1 // Copyright (C) 2014-2015  EDF-R&D
   2 // This library is free software; you can redistribute it and/or
   3 // modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
   4 // License as published by the Free Software Foundation; either
   5 // version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
   6 //
   7 // This library is distributed in the hope that it will be useful,
   8 // but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
   9 // MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  10 // Lesser General Public License for more details.
  11 //
  12 // You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  13 // License along with this library; if not, write to the Free Software
  14 // Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA  02111-1307 USA
  15 //
  16 // See http://www.salome-platform.org/ or email : webmaster.salome@opencascade.com
  17 //
  18
  19 #include "HYDROData_StreamAltitude.h"
  20
  21 #include "HYDROData_Channel.h"
  22 #include "HYDROData_Document.h"
  23 #include "HYDROData_Profile.h"
  24 #include "HYDROData_Stream.h"
  25 #include "HYDROData_ShapesTool.h"
  26 #include <HYDROData_Tool.h>
  27 #include <BRep_Tool.hxx>
  28
  29 #include <BRepBuilderAPI_MakeEdge.hxx>
  30 #include <BRepBuilderAPI_MakeFace.hxx>
  31 #include <BRepBuilderAPI_MakeWire.hxx>
  32
  33 #include <Extrema_ExtElC.hxx>
  34
  35 #include <GeomAPI_ProjectPointOnCurve.hxx>
  36
  37 #include <gp_Lin.hxx>
  38
  39 #include <Precision.hxx>
  40
  41 #include <TopExp.hxx>
  42 #include <TopExp_Explorer.hxx>
  43
  44 #include <TopoDS.hxx>
  45 #include <TopoDS_Wire.hxx>
  46 #include <TopoDS_Edge.hxx>
  47
  48 #include <TopTools_SequenceOfShape.hxx>
  49 #include <TopTools_ListIteratorOfListOfShape.hxx>
  50
  51 #include <Geom_Line.hxx>
  52
  53 #include <QStringList>
  54 #include <cmath>
  55
  56 //#define _DEVDEBUG_
  57 #include "HYDRO_trace.hxx"
  58
  59 #ifdef DEB_CLASS2D
  60 #include <BRepTools.hxx>
  61 #include <BRep_Builder.hxx>
  62 #include <BRepBuilderAPI_MakeVertex.hxx>
  63 #endif
  64
  65 IMPLEMENT_STANDARD_RTTIEXT(HYDROData_StreamAltitude, HYDROData_IAltitudeObject)
  66
  67 HYDROData_StreamAltitude::HYDROData_StreamAltitude()
  68 : HYDROData_IAltitudeObject()
  69 {
  70 }
  71
  72 HYDROData_StreamAltitude::~HYDROData_StreamAltitude()
  73 {
  74 }
  75
  76 bool IsPointBetweenEdges( const gp_Pnt& aFirstPnt1, const gp_Pnt& aLastPnt1,
  77                           const gp_Pnt& aFirstPnt2, const gp_Pnt& aLastPnt2,
  78                           const gp_Pnt& thePoint) {
  79   BRepBuilderAPI_MakeEdge aLeftMakeEdge( aFirstPnt1, aLastPnt1 );
  80   BRepBuilderAPI_MakeEdge aBotMakeEdge( aLastPnt1, aLastPnt2 );
  81   BRepBuilderAPI_MakeEdge aRightMakeEdge( aLastPnt2, aFirstPnt2 );
  82   BRepBuilderAPI_MakeEdge aTopMakeEdge( aFirstPnt2, aFirstPnt1 );
  83
  84   BRepBuilderAPI_MakeWire aMakeWire( aLeftMakeEdge.Edge(), aBotMakeEdge.Edge(),
  85                                      aRightMakeEdge.Edge(), aTopMakeEdge.Edge() );
  86
  87   BRepBuilderAPI_MakeFace aMakeFace( aMakeWire.Wire() );
  88
  89   TopoDS_Face aFace = aMakeFace.Face();
  90 #ifdef DEB_CLASS2D
  91   TopoDS_Compound aCmp;
  92   BRep_Builder aBB;
  93   aBB.MakeCompound(aCmp);
  94   aBB.Add(aCmp, aFace);
  95   BRepBuilderAPI_MakeVertex aMk(thePoint);
  96   aBB.Add(aCmp, aMk.Vertex());
  97   BRepTools::Write(aCmp, "ProfileFace.brep");
  98 #endif
  99
 100   gp_XY anXY( thePoint.X(), thePoint.Y() );
 101   TopAbs_State aPointState =  HYDROData_Tool::ComputePointState(anXY, aFace);
 102
 103 #ifdef DEB_CLASS2D
 104           cout << "Point status is = " << aPointState <<endl;
 105 #endif
 106   return aPointState != TopAbs_OUT;
 107 }
 108
 109 /** compute edge1^(firstPnt1,point) and edge2^(firstPnt2,point):
 110  *  if the z values are opposite, the point is between the edges.
 111  *  We must also check if the point is near the edges
 112  *  (inside the circle defined by the edges: approximation)
 113  *  to discriminate false positives in sinuous cases
 114  */
 115 bool IsPointBetweenEdges2( const gp_Pnt& aFirstPnt1, const gp_Pnt& aLastPnt1,
 116                            const gp_Pnt& aFirstPnt2, const gp_Pnt& aLastPnt2,
 117                            const gp_Pnt& thePoint) {
 118   double x1 = aLastPnt1.X() - aFirstPnt1.X(); // v1
 119   double y1 = aLastPnt1.Y() - aFirstPnt1.Y();
 120   double x2 = aLastPnt2.X() - aFirstPnt2.X(); // v2
 121   double y2 = aLastPnt2.Y() - aFirstPnt2.Y();
 122   double xa = thePoint.X() - aFirstPnt1.X();  // va
 123   double ya = thePoint.Y() - aFirstPnt1.Y();
 124   double xb = thePoint.X() - aFirstPnt2.X();  // vb
 125   double yb = thePoint.Y() - aFirstPnt2.Y();
 126   double z1 = x1*ya -xa*y1; // v1^va: z component
 127   double z2 = x2*yb -xb*y2; // v2^vb: z component
 128   bool isBetween = true;
 129   if (((z1<0) && (z2<0)) || ((z1>=0) && (z2>=0)))
 130     {
 131       isBetween = false;
 132     }
 133   if (isBetween)
 134     {
 135       double xg = (aFirstPnt1.X() + aLastPnt1.X() + aFirstPnt2.X() + aLastPnt2.X())/4;
 136       double yg = (aFirstPnt1.Y() + aLastPnt1.Y() + aFirstPnt2.Y() + aLastPnt2.Y())/4;
 137       double df1 = (aFirstPnt1.X()-xg)*(aFirstPnt1.X()-xg) + (aFirstPnt1.Y()-yg)*(aFirstPnt1.Y()-yg);
 138       double dl1 = (aLastPnt1.X()-xg)*(aLastPnt1.X()-xg) + (aLastPnt1.Y()-yg)*(aLastPnt1.Y()-yg);
 139       double df2 = (aFirstPnt2.X()-xg)*(aFirstPnt2.X()-xg) + (aFirstPnt2.Y()-yg)*(aFirstPnt2.Y()-yg);
 140       double dl2 = (aLastPnt2.X()-xg)*(aLastPnt2.X()-xg) + (aLastPnt2.Y()-yg)*(aLastPnt2.Y()-yg);
 141       double r2 = std::max(df1,dl1);
 142       r2 = std::max(r2,df2);
 143       r2 = std::max(r2,dl2);
 144       double d2 = (thePoint.X()-xg)*(thePoint.X()-xg) + (thePoint.Y()-yg)*(thePoint.Y()-yg);
 145       if (d2 > r2)
 146         isBetween = false;
 147     }
 148   return isBetween;
 149 }
 150
 151 Standard_Real getAltitudeFromWire( const TopoDS_Wire& theWire,
 152                                    const Standard_Real& theLeftDist,
 153                                    const Standard_Real& theRightDist )
 154 {
 155   Standard_Real aResAlt = 0.0;
 156
 157   gp_XY aFirstPoint, aLastPoint;
 158   TopoDS_Vertex aFirstVertex, aLastVertex;
 159   TopExp::Vertices( theWire, aFirstVertex, aLastVertex );
 160
 161   gp_Pnt aPnt1( BRep_Tool::Pnt( aFirstVertex ) );
 162   aPnt1.SetZ( 0 );
 163   gp_Pnt aPnt2( BRep_Tool::Pnt( aLastVertex ) );
 164   aPnt2.SetZ( 0 );
 165
 166   Standard_Real aProfileDist = aPnt1.Distance( aPnt2 );
 167
 168   Standard_Real aCoeff = aProfileDist / ( theLeftDist + theRightDist );
 169
 170   gp_Pnt anIntPoint( aPnt1.XYZ() + ( aCoeff * theLeftDist ) * gp_Dir( gp_Vec( aPnt1, aPnt2 ) ).XYZ() );
 171
 172   return HYDROData_Tool::GetAltitudeForWire( theWire,
 173                                              gp_XY(anIntPoint.X(), anIntPoint.Y()),
 174                                              1E-2,
 175                                              1E-2,
 176                                              HYDROData_IAltitudeObject::GetInvalidAltitude() );
 177 }
 178
 179 bool HYDROData_StreamAltitude::getBoundaryWiresForPoint(
 180   const gp_XY& thePoint,
 181   TopoDS_Wire& theLeftWire,
 182   TopoDS_Wire& theRightWire ) const
 183 {
 184   gp_Pnt aTestPnt( thePoint.X(),  thePoint.Y(), 0 );
 185
 186   Handle(HYDROData_Object) anObject =
 187     Handle(HYDROData_Object)::DownCast( GetFatherObject() );
 188   if ( anObject.IsNull() ) {
 189     return false;
 190   }
 191
 192   if ( anObject->GetKind() == KIND_STREAM ) {
 193     Handle(HYDROData_Stream) aStream = Handle(HYDROData_Stream)::DownCast( anObject );
 194     if ( aStream.IsNull() )
 195       return false;
 196
 197     HYDROData_SequenceOfObjects aStreamProfiles = aStream->GetProfiles();
 198     if ( aStreamProfiles.Length() < 2 )
 199       return false;
 200
 201     Handle(HYDROData_Profile) aPrevProfile;
 202     gp_Pnt aPrevPnt1, aPrevPnt2;
 203     for ( int i = 1, n = aStreamProfiles.Length(); i <= n; ++i )
 204     {
 205       Handle(HYDROData_Profile) aProfile =
 206         Handle(HYDROData_Profile)::DownCast( aStreamProfiles.Value( i ) );
 207       if ( aProfile.IsNull() )
 208         continue;
 209
 210       gp_XY aFirstPoint, aLastPoint;
 211       if ( !aProfile->GetLeftPoint( aFirstPoint, false ) ||
 212            !aProfile->GetRightPoint( aLastPoint, false ) )
 213         continue;
 214
 215       gp_Pnt aPnt1( aFirstPoint.X(), aFirstPoint.Y(), 0 );
 216       gp_Pnt aPnt2( aLastPoint.X(),  aLastPoint.Y(),  0 );
 217
 218       if ( !aPrevProfile.IsNull() )
 219       {
 220         if ( IsPointBetweenEdges2( aPrevPnt1, aPrevPnt2, aPnt1, aPnt2, aTestPnt ) )
 221         {
 222           DEBTRACE("point is between profiles "<< i-1 << " and " <<i);
 223           theLeftWire = TopoDS::Wire( aPrevProfile->GetShape3D() );
 224           theRightWire = TopoDS::Wire( aProfile->GetShape3D() );
 225           break;
 226         }
 227       }
 228
 229       aPrevProfile = aProfile;
 230       aPrevPnt1 = aPnt1;
 231       aPrevPnt2 = aPnt2;
 232     }
 233   } else if ( anObject->GetKind() == KIND_CHANNEL ) {
 234     Handle(HYDROData_Channel) aChannel = Handle(HYDROData_Channel)::DownCast( anObject );
 235     if ( aChannel.IsNull() )
 236       return false;
 237
 238     TopTools_ListOfShape aWiresList;
 239     TopExp_Explorer anExp( aChannel->GetShape3D(), TopAbs_WIRE );
 240     for ( ; anExp.More(); anExp.Next() ) {
 241       if(!anExp.Current().IsNull()) {
 242         const TopoDS_Wire& aWire = TopoDS::Wire( anExp.Current() );
 243         aWiresList.Append( aWire );
 244       }
 245     }
 246
 247     if ( aWiresList.Extent() < 2 )
 248       return false;
 249
 250     TopoDS_Wire aPrevWire;
 251     gp_Pnt aPrevPnt1, aPrevPnt2;
 252
 253     TopTools_ListIteratorOfListOfShape anIt( aWiresList );
 254     for ( ; anIt.More(); anIt.Next() ) {
 255       TopoDS_Wire& aWire = TopoDS::Wire( anIt.Value() );
 256       if ( aWire.IsNull() )
 257         continue;
 258
 259       TopoDS_Vertex aFirstVertex, aLastVertex;
 260       TopExp::Vertices( aWire, aFirstVertex, aLastVertex );
 261
 262       gp_Pnt aPnt1( BRep_Tool::Pnt( aFirstVertex ) );
 263       aPnt1.SetZ( 0 );
 264       gp_Pnt aPnt2( BRep_Tool::Pnt( aLastVertex ) );
 265       aPnt2.SetZ( 0 );
 266
 267       if ( !aPrevWire.IsNull() ) {
 268         if ( IsPointBetweenEdges2( aPrevPnt1, aPrevPnt2, aPnt1, aPnt2, aTestPnt ) ) {
 269           theLeftWire = aPrevWire;
 270           theRightWire = aWire;
 271           break;
 272         }
 273       }
 274
 275       aPrevWire = aWire;
 276       aPrevPnt1 = aPnt1;
 277       aPrevPnt2 = aPnt2;
 278     }
 279   }
 280
 281   return !theLeftWire.IsNull() && !theRightWire.IsNull();
 282 }
 283
 284 double HYDROData_StreamAltitude::GetAltitudeForPoint( const gp_XY& thePoint,
 285                                                       int theMethod) const
 286 {
 287   DEBTRACE("GetAltitudeForPoint p(" << thePoint.X() << ", " << thePoint.Y() << ")");
 288   double aResAltitude = GetInvalidAltitude();
 289
 290   Handle(HYDROData_Object) anObject =
 291     Handle(HYDROData_Object)::DownCast( GetFatherObject() );
 292   if ( anObject.IsNull() )
 293   {
 294     DEBTRACE(" --- aStream.IsNull()");
 295     return aResAltitude;
 296   }
 297   TopoDS_Shape aTopShape = anObject->GetTopShape();
 298   if ( aTopShape.IsNull() )
 299   {
 300     DEBTRACE(" --- aTopShape.IsNull()");
 301     return aResAltitude;
 302   }
 303
 304   TopExp_Explorer aFaceExp( aTopShape, TopAbs_FACE );
 305   if ( !aFaceExp.More() )
 306   {
 307     DEBTRACE(" --- !aFaceExp.More()");
 308     return aResAltitude;
 309   }
 310
 311   // Get only face because of 2d profile wires is in compound
 312   TopoDS_Face aFace = TopoDS::Face( aFaceExp.Current() );
 313
 314   // Check if point is inside of stream/channel presentation
 315   TopAbs_State aPointState = HYDROData_Tool::ComputePointState(thePoint, aFace);
 316
 317 #ifdef DEB_CLASS2D
 318       cout << "Point status is = " << aPointState <<endl;
 319           TopoDS_Compound aCmp;
 320       BRep_Builder aBB;
 321       aBB.MakeCompound(aCmp);
 322           aBB.Add(aCmp, aFace);
 323           gp_Pnt aPnt (thePoint.X(), thePoint.Y(), 0.);
 324           BRepBuilderAPI_MakeVertex aMk(aPnt);
 325           aBB.Add(aCmp, aMk.Vertex());
 326           BRepTools::Write(aCmp, "FCL2d.brep");
 327 #endif
 328   if ( aPointState == TopAbs_OUT )
 329   {
 330         DEBTRACE(" --- aPointState == TopAbs_OUT");
 331     return aResAltitude;
 332   }
 333
 334   TopoDS_Edge aLeftEdge, aRightEdge;
 335
 336   if ( anObject->GetKind() == KIND_STREAM ) {
 337     Handle(HYDROData_Stream) aStream =
 338       Handle(HYDROData_Stream)::DownCast( GetFatherObject() );
 339     if ( !aStream.IsNull() ) {
 340       aLeftEdge = TopoDS::Edge( aStream->GetLeftShape() );
 341       aRightEdge = TopoDS::Edge( aStream->GetRightShape() );
 342     }
 343   } else if ( anObject->GetKind() == KIND_CHANNEL ) {
 344     Handle(HYDROData_Channel) aChannel =
 345       Handle(HYDROData_Channel)::DownCast( GetFatherObject() );
 346     if ( !aChannel.IsNull() ) {
 347       aLeftEdge = TopoDS::Edge( aChannel->GetLeftShape() );
 348       aRightEdge = TopoDS::Edge( aChannel->GetRightShape() );
 349     }
 350   }
 351
 352   // Find the two profiles between which the point is lies
 353   TopoDS_Wire aLeftWire, aRightWire;
 354   if ( !getBoundaryWiresForPoint( thePoint, aLeftWire, aRightWire ) )
 355   {
 356       DEBTRACE(" --- !getBoundaryProfilesForPoint( thePoint, aLeftProfile, aRightProfile )");
 357       return aResAltitude;
 358   }
 359
 360   // Find the projections of point to borders of stream
 361   gp_XYZ aPointToTest( thePoint.X(), thePoint.Y(), 0.0 );
 362
 363   Standard_Real aFirst = 0.0, aLast = 0.0;
 364   Handle(Geom_Curve) anEdgeLeftCurve = BRep_Tool::Curve( aLeftEdge, aFirst, aLast );
 365   Handle(Geom_Curve) anEdgeRightCurve = BRep_Tool::Curve( aRightEdge, aFirst, aLast );
 366
 367   GeomAPI_ProjectPointOnCurve aLeftProject( aPointToTest, anEdgeLeftCurve );
 368   GeomAPI_ProjectPointOnCurve aRightProject( aPointToTest, anEdgeRightCurve );
 369
 370   int aNbPoints1 = aRightProject.NbPoints();
 371   int aNbPoints2 = aLeftProject.NbPoints();
 372   if ( aNbPoints1 < 1 || aNbPoints2 < 1)
 373     {
 374       DEBTRACE(" --- projections " << aNbPoints1 << " " << aNbPoints2);
 375       return aResAltitude;
 376     }
 377   Standard_Real aLeftDist = aLeftProject.LowerDistance();
 378   Standard_Real aRightDist = aRightProject.LowerDistance();
 379
 380   // Find the altitude in profiles
 381   Standard_Real aLeftAlt, aRightAlt;
 382   gp_Pnt aLeftProfileP1, aLeftProfileP2, aRightProfileP1, aRightProfileP2;
 383   aLeftAlt = getAltitudeFromWire( aLeftWire, aLeftDist, aRightDist );
 384   aRightAlt = getAltitudeFromWire( aRightWire, aLeftDist, aRightDist );
 385
 386   TopoDS_Vertex aFirstVertex, aLastVertex;
 387   TopExp::Vertices( aLeftWire, aFirstVertex, aLastVertex );
 388   aLeftProfileP1 = BRep_Tool::Pnt( aFirstVertex );
 389   aLeftProfileP2 = BRep_Tool::Pnt( aLastVertex );
 390
 391   TopExp::Vertices( aRightWire, aFirstVertex, aLastVertex );
 392   aRightProfileP1 = BRep_Tool::Pnt( aFirstVertex );
 393   aRightProfileP2 = BRep_Tool::Pnt( aLastVertex );
 394
 395   // Interpolate altitudes
 396   // Left profile line ( the segment between the first and the last profile point )
 397   aLeftProfileP1.SetZ( 0 );
 398   aLeftProfileP2.SetZ( 0 );
 399   gp_Vec aLeftProfileVec( aLeftProfileP1, aLeftProfileP2 );
 400   Handle(Geom_Line) aLeftProfileLine = new Geom_Line( gp_Ax1( aLeftProfileP1, aLeftProfileVec ) );
 401   // Right profile line
 402   aRightProfileP1.SetZ( 0 );
 403   aRightProfileP2.SetZ( 0 );
 404   gp_Vec aRightProfileVec( aRightProfileP1, aRightProfileP2 );
 405   Handle(Geom_Line) aRightProfileLine = new Geom_Line( gp_Ax1( aRightProfileP1, aRightProfileVec ) );
 406   // The point projections on the left and right profiles
 407   GeomAPI_ProjectPointOnCurve aLeftProfileProject( aPointToTest, aLeftProfileLine );
 408   GeomAPI_ProjectPointOnCurve aRightProfileProject( aPointToTest, aRightProfileLine );
 409   // The point distance to the left and right profiles
 410   Standard_Real aLeftProfileDist = aLeftProfileProject.LowerDistance();
 411   Standard_Real aRightProfileDist = aRightProfileProject.LowerDistance();
 412   // The coefficients
 413   Standard_Real aFirstCoeff = aLeftProfileDist / ( aLeftProfileDist + aRightProfileDist );
 414   Standard_Real aSecCoeff = aRightProfileDist / ( aLeftProfileDist + aRightProfileDist );
 415
 416   aResAltitude = aLeftAlt * ( 1 - aFirstCoeff ) + aRightAlt * ( 1 - aSecCoeff );
 417   DEBTRACE("aResAltitude=" << aResAltitude);
 418   return aResAltitude;
 419 }
 420
 421
 422
 423