src/ShHealOper/ShHealOper_FillHoles.cxx

   1 // File:      ShHealOper_FillHoles.cxx
   2 // Created:   26.04.04 17:35:30
   3 // Author:    Galina KULIKOVA
   4 //  < MODULE = KERNEL> <PACKAGE = ShHealOper> : <Shape Healing Operations>
   5 //  Copyright (C) 2003  CEA
   6 //
   7 //  This library is free software; you can redistribute it and/or
   8 //  modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
   9 //  License as published by the Free Software Foundation; either
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  11 //
  12
  13 //  This library is distributed in the hope that it will be useful,
  14 //  but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  15 //  MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
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  17 //
  18 //  You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  19 //  License along with this library; if not, write to the Free Software
  20 //  Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA  02111-1307 USA
  21 //
  22
  23
  24 #include <ShHealOper_FillHoles.hxx>
  25 #include <TopExp.hxx>
  26 #include <TopAbs_ShapeEnum.hxx>
  27 #include <ShapeAnalysis_FreeBounds.hxx>
  28 #include <TopoDS_Compound.hxx>
  29 #include <TopoDS_Iterator.hxx>
  30 #include <Geom_Curve.hxx>
  31 #include <BRep_Tool.hxx>
  32 #include <TopExp_Explorer.hxx>
  33 #include <TopTools_HSequenceOfShape.hxx>
  34 #include <TopoDS.hxx>
  35 #include <Geom_BSplineSurface.hxx>
  36 #include <GeomPlate_BuildPlateSurface.hxx>
  37 #include <TopoDS_Edge.hxx>
  38 #include <BRepAdaptor_Curve.hxx>
  39 #include <BRepAdaptor_HCurve.hxx>
  40 #include <GeomPlate_CurveConstraint.hxx>
  41 #include <GeomPlate_Surface.hxx>
  42 #include <TColgp_SequenceOfXY.hxx>
  43 #include <TColgp_SequenceOfXYZ.hxx>
  44 #include <BRep_Builder.hxx>
  45 #include <ShapeFix_Face.hxx>
  46 #include <BRep_Tool.hxx>
  47 #include <TopLoc_Location.hxx>
  48 #include <TopTools_IndexedMapOfShape.hxx>
  49 #include <TopoDS_Shell.hxx>
  50 #include <ShapeFix_Shell.hxx>
  51 #include <GeomPlate_PlateG0Criterion.hxx>
  52 #include <GeomPlate_MakeApprox.hxx>
  53 #include <Precision.hxx>
  54 #include <TopTools_ListOfShape.hxx>
  55 #include <BRepFill_CurveConstraint.hxx>
  56 #include <BRepBuilderAPI_MakeFace.hxx>
  57
  58
  59 //=======================================================================
  60 //function : ShHealOper_FillHoles()
  61 //purpose  : Constructor
  62 //=======================================================================
  63 ShHealOper_FillHoles::ShHealOper_FillHoles ()
  64 {
  65   InitParameters();
  66 }
  67
  68 //=======================================================================
  69 //function : ShHealOper_FillHoles
  70 //purpose  :
  71 //=======================================================================
  72
  73 ShHealOper_FillHoles::ShHealOper_FillHoles (const TopoDS_Shape& theShape)
  74 {
  75
  76   Init(theShape);
  77   InitParameters();
  78 }
  79 //=======================================================================
  80 //function : Init
  81 //purpose  :
  82 //=======================================================================
  83
  84 void ShHealOper_FillHoles::Init(const TopoDS_Shape& theShape)
  85 {
  86   ShHealOper_Tool::Init(theShape);
  87   TopExp::MapShapesAndAncestors( myInitShape, TopAbs_EDGE,TopAbs_SHELL   , myEdgeShells);
  88   TopExp::MapShapesAndAncestors ( myInitShape, TopAbs_EDGE,TopAbs_COMPOUND, myEdgeComps );
  89
  90   TopExp::MapShapesAndAncestors ( myInitShape, TopAbs_EDGE,TopAbs_FACE, myEdgeFaces );
  91 }
  92 //=======================================================================
  93 //function : InitParameters
  94 //purpose  :
  95 //=======================================================================
  96
  97 void ShHealOper_FillHoles::InitParameters(Standard_Integer theDegree,
  98                                           Standard_Integer theNbPtsOnCur,
  99                                           Standard_Integer theNbIter,
 100                                           Standard_Real theTol3d,
 101                                           Standard_Real theTol2d,
 102                                           Standard_Real theTolAng,
 103                                           Standard_Real theTolCrv,
 104                                           Standard_Integer theMaxDeg,
 105                                           Standard_Integer theMaxSeg)
 106 {
 107   myNbPtsOnCur = theNbPtsOnCur;
 108   myNbIter = theNbIter;
 109   myDegree =theDegree;
 110   myTol2d = theTol2d;
 111   myTol3d = theTol3d;
 112   myTolAng = theTolAng;
 113   myTolCrv = theTolCrv;
 114   myMaxDeg = theMaxDeg;
 115   myMaxSeg =theMaxSeg;
 116 }
 117 //=======================================================================
 118 //function : Fill
 119 //purpose  :
 120 //=======================================================================
 121
 122 Standard_Boolean ShHealOper_FillHoles::Fill()
 123 {
 124   ShapeAnalysis_FreeBounds sab(myInitShape);
 125   TopoDS_Compound aCompClosed = sab.GetClosedWires();
 126   TopoDS_Compound aCompOpen = sab.GetOpenWires();
 127   TopTools_SequenceOfShape aFillWires;
 128   if(!aCompClosed.IsNull()) {
 129     TopoDS_Iterator aIt(aCompClosed);
 130
 131     for( ; aIt.More(); aIt.Next())
 132       aFillWires.Append(aIt.Value());
 133   }
 134   if(!aCompOpen.IsNull()) {
 135     TopoDS_Iterator aIt(aCompOpen);
 136     for(  ; aIt.More(); aIt.Next())
 137       aFillWires.Append(aIt.Value());
 138   }
 139
 140   TopExp_Explorer aExp(myInitShape,TopAbs_EDGE,TopAbs_FACE);
 141
 142   for( ; aExp.More(); aExp.Next())
 143     aFillWires.Append(aExp.Current());
 144
 145   return Fill(aFillWires);
 146 }
 147
 148 //=======================================================================
 149 //function : Fill
 150 //purpose  :
 151 //=======================================================================
 152
 153 Standard_Boolean ShHealOper_FillHoles::Fill(const TopTools_SequenceOfShape& theFillShapes)
 154 {
 155   myDone = Standard_False;
 156   myErrorStatus = ShHealOper_NotError;
 157   if(myInitShape.IsNull()) {
 158     myErrorStatus = ShHealOper_InvalidParameters;
 159     return myDone;
 160   }
 161   if(!theFillShapes.Length()) {
 162     return myDone;
 163   }
 164
 165   Handle(TopTools_HSequenceOfShape) aSeqWires = new TopTools_HSequenceOfShape;
 166   if(!prepareWires(theFillShapes,aSeqWires)) {
 167     myErrorStatus = ShHealOper_InvalidParameters;
 168     return myDone;
 169   }
 170
 171   myResultShape = myInitShape;
 172   Standard_Integer i =1;
 173   for( ; i <= aSeqWires->Length(); i++) {
 174     TopoDS_Wire aWire = TopoDS::Wire(aSeqWires->Value(i));
 175     Handle(TColGeom2d_HArray1OfCurve) aCurves2d;
 176     Handle(TColStd_HArray1OfInteger) aOrders;
 177     Handle(TColStd_HArray1OfInteger) aSenses;
 178     Handle(Geom_Surface) aSurf = buildSurface(aWire,aCurves2d,aOrders,aSenses);
 179     if(aSurf.IsNull())
 180       myErrorStatus = ShHealOper_ErrorExecution;
 181     else
 182       myDone = (addFace(aSurf,aWire,aCurves2d,aOrders,aSenses) || myDone);
 183   }
 184   if(myDone)
 185     myResultShape = myContext->Apply(myResultShape);
 186   return myDone;
 187 }
 188 //=======================================================================
 189 //function : isCircle
 190 //purpose  :
 191 //=======================================================================
 192 static Standard_Boolean isCircle(const TopoDS_Edge theEdge)
 193 {
 194   Standard_Real aFirst, aLast;
 195   Handle(Geom_Curve) aC3D = BRep_Tool::Curve(theEdge,aFirst, aLast );
 196   if(aC3D.IsNull()) return Standard_False;
 197   Standard_Boolean isCirc = (aC3D->Value(aFirst).Distance(aC3D->Value(aLast)) <
 198      aC3D->Value(aFirst).Distance(aC3D->Value((aFirst +aLast)/2)));
 199   return isCirc;
 200 }
 201 //=======================================================================
 202 //function : prepareWires
 203 //purpose  :
 204 //=======================================================================
 205
 206 Standard_Boolean ShHealOper_FillHoles::prepareWires(const TopTools_SequenceOfShape& theFillShapes,
 207                                                     Handle(TopTools_HSequenceOfShape)& theSeqWires)
 208 {
 209   Handle(TopTools_HSequenceOfShape) aSeqEdges = new TopTools_HSequenceOfShape;
 210   BRep_Builder aB;
 211   Standard_Integer i =1;
 212   for( ; i <= theFillShapes.Length(); i++) {
 213     TopExp_Explorer aExp;
 214     for (aExp.Init (theFillShapes.Value(i),TopAbs_WIRE); aExp.More(); aExp.Next()) {
 215       TopoDS_Iterator aIt(aExp.Current());
 216       Standard_Boolean isAdd = Standard_True;
 217       for( ; aIt.More() && isAdd; aIt.Next()) {
 218         if(myEdgeFaces.Contains(aIt.Value()))
 219           isAdd =  (myEdgeFaces.FindFromKey(aIt.Value()).Extent() <2);
 220       }
 221       if(isAdd)
 222         theSeqWires->Append(aExp.Current());
 223     }
 224     for (aExp.Init (theFillShapes.Value(i),TopAbs_EDGE, TopAbs_WIRE); aExp.More(); aExp.Next()) {
 225       if (!BRep_Tool::Degenerated (TopoDS::Edge (aExp.Current())))
 226         if(myEdgeFaces.Contains(aExp.Current()) && myEdgeFaces.FindFromKey(aExp.Current()).Extent() >1)
 227           continue;
 228         aSeqEdges->Append(aExp.Current());
 229     }
 230   }
 231
 232   if(aSeqEdges->Length())
 233   {
 234     Standard_Real aTol = 0.;
 235     Standard_Boolean aShared = Standard_True;
 236     Handle(TopTools_HSequenceOfShape) aTmpWires = new TopTools_HSequenceOfShape;
 237     ShapeAnalysis_FreeBounds::ConnectEdgesToWires(aSeqEdges, aTol, aShared, aTmpWires);
 238     Handle(TopTools_HSequenceOfShape) anWiresClosed = new TopTools_HSequenceOfShape,
 239     anWiresOpen   = new TopTools_HSequenceOfShape;
 240     ShapeAnalysis_FreeBounds::SplitWires(aTmpWires, aTol, aShared, anWiresClosed, anWiresOpen);
 241
 242     for (i = 1; i <= anWiresClosed->Length(); i++)
 243       theSeqWires->Append (anWiresClosed->Value (i));
 244     for (i = 1; i <= anWiresOpen->Length(); i++)
 245       theSeqWires->Append (anWiresOpen->Value (i));
 246   }
 247
 248
 249
 250   for( i =1; i <= theSeqWires->Length(); i++) {
 251     TopoDS_Wire aWire = TopoDS::Wire(theSeqWires->Value(i));
 252
 253     TopoDS_Iterator aIt(aWire);
 254     Standard_Integer ne =0;
 255     TopoDS_Edge ae;
 256     for( ; aIt.More(); aIt.Next(), ne++)
 257       ae = TopoDS::Edge(aIt.Value());
 258     if((ne == 1) && ( !isCircle(ae))) {
 259       theSeqWires->Remove(i--);
 260       continue;
 261     }
 262   }
 263   return (theSeqWires->Length());
 264 }
 265 //=======================================================================
 266 //function : buildSurface
 267 //purpose  :
 268 //=======================================================================
 269
 270 Handle(Geom_Surface) ShHealOper_FillHoles::buildSurface(const TopoDS_Wire& theWire,
 271                                                         Handle(TColGeom2d_HArray1OfCurve)& theCurves2d,
 272                                                         Handle(TColStd_HArray1OfInteger)& theOrders,
 273                                                         Handle(TColStd_HArray1OfInteger)& theSenses)
 274 {
 275   Handle(Geom_BSplineSurface) aSurf;
 276   try {
 277
 278       GeomPlate_BuildPlateSurface aBuilder(myDegree, myNbPtsOnCur, myNbIter,
 279                                                  myTol2d, myTol3d, myTolAng, myTolCrv);
 280       TopoDS_Iterator aIter;
 281       for(aIter.Initialize (theWire); aIter.More(); aIter.Next()) {
 282
 283         TopoDS_Edge ae = TopoDS::Edge(aIter.Value());
 284         BRepAdaptor_Curve adC(ae);
 285         Handle(BRepAdaptor_HCurve) aHAD= new BRepAdaptor_HCurve(adC);
 286         Handle(BRepFill_CurveConstraint) aConst =
 287             new BRepFill_CurveConstraint (aHAD, (Standard_Integer) GeomAbs_C0, myNbPtsOnCur, myTol3d);
 288         //Handle(GeomPlate_CurveConstraint) aConst =
 289          // new GeomPlate_CurveConstraint(aHAD, (Standard_Integer) GeomAbs_C0, myNbPtsOnCur, myTol3d);
 290         aBuilder.Add (aConst);
 291       }
 292       aBuilder.Perform();
 293       if(!aBuilder.IsDone())
 294         return aSurf;
 295       Handle(GeomPlate_Surface) aPlSurf = aBuilder.Surface();
 296
 297       //for filling holes without initial specified surface
 298       //the initial surface should be build by GeomPlate itself
 299       //following code was taken from BRepFill_Filling::Build
 300
 301       Standard_Real aDist = aBuilder.G0Error();
 302       TColgp_SequenceOfXY S2d;
 303       TColgp_SequenceOfXYZ S3d;
 304       S2d.Clear();
 305       S3d.Clear();
 306       aBuilder.Disc2dContour(4,S2d);
 307       aBuilder.Disc3dContour(4,0,S3d);
 308       Standard_Real amaxTol = Max( myTol3d, 10* aDist);
 309       GeomPlate_PlateG0Criterion Criterion( S2d, S3d, amaxTol );
 310       GeomPlate_MakeApprox Approx( aPlSurf, Criterion, myTol3d, myMaxSeg, myMaxDeg );
 311       aSurf = Approx.Surface();
 312       if(aSurf.IsNull())
 313         return aSurf;
 314
 315       theCurves2d = aBuilder.Curves2d();
 316       theOrders    = aBuilder.Order();
 317       theSenses    = aBuilder.Sense();
 318
 319     }
 320
 321   catch (Standard_Failure) {
 322     aSurf.Nullify();
 323     return aSurf;
 324   }
 325   return aSurf;
 326 }
 327
 328 //=======================================================================
 329 //function : addFace
 330 //purpose  :
 331 //=======================================================================
 332
 333 Standard_Boolean ShHealOper_FillHoles::addFace(const Handle(Geom_Surface)& theSurf,
 334                                                const TopoDS_Wire& theWire,
 335                                                const Handle(TColGeom2d_HArray1OfCurve)& theCurves2d,
 336                                                const Handle(TColStd_HArray1OfInteger)& theOrders,
 337                                                const Handle(TColStd_HArray1OfInteger)& theSenses)
 338 {
 339   BRepBuilderAPI_MakeFace aMakeFace (theSurf);
 340   TopoDS_Face aFace = aMakeFace.Face();
 341   aFace.EmptyCopy();
 342
 343
 344   TopoDS_Wire aWire;
 345   BRep_Builder aB;
 346   aB.MakeWire(aWire);
 347
 348   TopTools_IndexedMapOfShape aMapParent;
 349   Standard_Integer aInd = 1;
 350   Standard_Boolean hasShell = Standard_False;
 351   TopoDS_Iterator aIter(theWire);
 352   for ( ; aIter.More(); aIter.Next(), aInd++) {
 353     TopoDS_Edge anEdge = TopoDS::Edge (aIter.Value());
 354     Standard_Real aF, aL;
 355     BRep_Tool::Range (anEdge, aF, aL);
 356     TopLoc_Location aLoc;
 357     aB.UpdateEdge (anEdge, theCurves2d->Value (aInd),aFace, 0.);
 358
 359     aB.Range (anEdge, aFace, aF, aL);
 360
 361     // Set orientation of the edge: orientation should be changed
 362     // if its orientation does not make sence with curve orientation
 363     // recommended by GeomPlate
 364     if ((anEdge.Orientation() == TopAbs_FORWARD) ==
 365         (theSenses->Value (theOrders->Value (aInd)) == 1)) {
 366       anEdge.Reverse();
 367     }
 368     aB.SameParameter(anEdge,Standard_False);
 369     aB.Add (aWire, anEdge);
 370     Standard_Boolean isAdd = Standard_False;
 371     TopoDS_Shape aParent;
 372     if(!myEdgeFaces.Contains(anEdge))
 373       continue;
 374
 375     if(myEdgeFaces.FindFromKey(anEdge).Extent() >1)
 376       continue;
 377
 378     if(myEdgeShells.Contains(anEdge)) {
 379       if(myEdgeShells.FindFromKey(anEdge).Extent()) {
 380        aParent = myEdgeShells.FindFromKey(anEdge).First();
 381        hasShell = Standard_True;
 382        aMapParent.Add(aParent);
 383      }
 384     }
 385     else if(myEdgeComps.Contains(anEdge)) {
 386       if(myEdgeComps.FindFromKey(anEdge).Extent()) {
 387         aParent = myEdgeComps.FindFromKey(anEdge).First();
 388         aMapParent.Add(aParent);
 389       }
 390     }
 391
 392   }
 393   aB.Add(aFace,aWire);
 394   Handle(ShapeFix_Face) aSff = new ShapeFix_Face(aFace);
 395   aSff->SetContext(myContext);
 396   aSff->SetPrecision(myTol3d);
 397   aSff->Perform();
 398   if(aSff->Status(ShapeExtend_FAIL)) {
 399     myErrorStatus = ShHealOper_ErrorExecution;
 400     return Standard_False;
 401   }
 402   //theFace = aSff->Face();
 403   TopoDS_Shape aResShape = aSff->Result();
 404   getResShape(aResShape,aMapParent,hasShell);
 405   return Standard_True;
 406 }
 407
 408 //=======================================================================
 409 //function : getResShape
 410 //purpose  :
 411 //=======================================================================
 412
 413 void ShHealOper_FillHoles::getResShape(const TopoDS_Shape& theAddShape,
 414                                        const TopTools_IndexedMapOfShape& aMapParent,
 415                                        const Standard_Boolean theHasShell)
 416 {
 417   BRep_Builder aB;
 418
 419   if(!aMapParent.Extent()) {
 420     TopoDS_Compound aComp;
 421     aB.MakeCompound(aComp);
 422     TopoDS_Shape aresShape = myContext->Apply(myResultShape);
 423     aB.Add(aComp,aresShape);
 424     aB.Add(aComp,theAddShape);
 425     myResultShape = aComp;
 426     return ;
 427   }
 428   Standard_Boolean anhasShell = theHasShell;
 429   TopoDS_Shell aTmpShell;
 430   aB.MakeShell(aTmpShell);
 431   TopTools_SequenceOfShape aseqShells;
 432   if(anhasShell) {
 433
 434     aB.Add(aTmpShell,theAddShape);
 435     Standard_Integer i =1;
 436     for( ; i <= aMapParent.Extent(); i++) {
 437       TopoDS_Shape aParShape = myContext->Apply(aMapParent.FindKey(i));
 438       if(aParShape.ShapeType() == TopAbs_SHELL) {
 439         TopExp_Explorer aexp(aParShape,TopAbs_FACE);
 440         for( ; aexp.More(); aexp.Next())
 441           aB.Add(aTmpShell,aexp.Current());
 442         aseqShells.Append(aParShape);
 443       }
 444     }
 445     anhasShell = aseqShells.Length();
 446   }
 447   if(anhasShell) {
 448     Handle(ShapeFix_Shell) asfs = new ShapeFix_Shell;
 449     asfs->FixFaceOrientation(aTmpShell);
 450     TopoDS_Shape anshape = asfs->Shape();
 451     myContext->Replace(aseqShells.Value(1),anshape);
 452     Standard_Integer i =2;
 453     for( ; i<= aseqShells.Length(); i++)
 454       myContext->Remove(aseqShells.Value(i));
 455
 456   }
 457   else {
 458     TopoDS_Compound aComp;
 459     aB.MakeCompound(aComp);
 460     TopoDS_Shape oldshape = myContext->Apply(aMapParent.FindKey(1));
 461     TopoDS_Iterator aIt(oldshape);
 462     for( ; aIt.More(); aIt.Next())
 463       aB.Add(aComp,aIt.Value());
 464     aB.Add(aComp,theAddShape);
 465     myContext->Replace( oldshape,aComp);
 466
 467   }
 468 }