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[modules/smesh.git] / src / Tools / blocFissure / gmu / quadranglesToShape.py
1 # -*- coding: utf-8 -*-
2 # Copyright (C) 2014-2019  CEA/DEN, EDF R&D
3 #
4 # This library is free software; you can redistribute it and/or
5 # modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
6 # License as published by the Free Software Foundation; either
7 # version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
8 #
9 # This library is distributed in the hope that it will be useful,
10 # but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
11 # MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
12 # Lesser General Public License for more details.
13 #
14 # You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
15 # License along with this library; if not, write to the Free Software
16 # Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA  02111-1307 USA
17 #
18 # See http://www.salome-platform.org/ or email : webmaster.salome@opencascade.com
19 #
20
21 import logging
22 from .geomsmesh import geompy
23 from .geomsmesh import geomPublish
24 from .geomsmesh import geomPublishInFather
25 from . import initLog
26 import GEOM
27 import math
28 import numpy as np
29
30 def mydot(a):
31   return np.dot(a,a)
32
33 # -----------------------------------------------------------------------------
34 # --- groupe de quadrangles de face transformé en face géométrique par filling
35
36 def quadranglesToShape(meshQuad, shapeFissureParams, centreFondFiss):
37   """
38   groupe de quadrangles de face transformée en faces géométriques par filling
39   on part de quadrangles définissant une zone a 4 cotés (convexe), et on reconstitue n lignes de p points.
40   Ces n lignes de p points sont transformées en n courbes géométriques,
41   à partir desquelles on reconstitue une surface géométrique.
42   Il peut y avoir plusieurs faces géométriques reconstituées, si on fournit des groupes de quadrangles non connexes.
43   On détecte les angles vifs, pour conserver des arêtes vives délimitant des faces connexes.
44   @param meshQuad : maillages constitué de quadrangles constituant une ou plusieurs zones convexes
45   @return (fillings, noeuds_Bords) : liste de geomObject, listes des bords (bord = liste ordonnée de noeuds (geomObject))
46   """
47   logging.info("start")
48
49   isVecteurDefaut = False
50   if 'vecteurDefaut' in shapeFissureParams:
51     isVecteurDefaut = True
52     vecteurDefaut = shapeFissureParams['vecteurDefaut']
53
54   fillings = []       # les faces reconstituées, découpées selon les arêtes vives
55   noeuds_bords = []   #
56   bords_Partages = [] # contient a la fin les courbes correspondant aux arêtes vives
57   fillconts = []      # les faces reconstituées, sans découpage selon les arêtes vives
58   idFilToCont = []    # index face découpée vers face sans découpe
59   iface = 0           # index face découpée
60   icont = 0           # index face continue
61   
62   allNodeIds = meshQuad.GetNodesId()
63   while len(allNodeIds):
64     nodeIds = allNodeIds
65     for idNode in nodeIds: # rechercher un coin
66       elems = meshQuad.GetNodeInverseElements(idNode)
67       if len(elems) == 1:
68         # un coin: un noeud, un element quadrangle
69         elem = elems[0]
70         break;
71     idStart = idNode # le noeud de coin
72     elemStart = elem # l'élément quadrangle au coin
73     xyz = meshQuad.GetNodeXYZ(idStart)
74     logging.debug("idStart %s, coords %s", idStart, str(xyz))
75   
76     nodelines =[] # on va constituer une liste de lignes de points
77     nextLine = True
78     ligneFinale = False
79     while nextLine:
80       logging.debug("--- une ligne")
81       idNode = idStart
82       elem = elemStart
83       if ligneFinale:
84         agauche = False      # sens de parcours des 4 noeuds d'un quadrangle
85         nextLine = False
86       else:
87         agauche = True
88       ligneIncomplete = True # on commence une ligne de points
89       debutLigne = True
90       nodeline = []
91       elemline = []
92       while ligneIncomplete: # compléter la ligne de points
93         nodeline.append(idNode)
94         allNodeIds.remove(idNode)
95         elemline.append(elem)
96         nodes = meshQuad.GetElemNodes(elem)
97         i = nodes.index(idNode) # repérer l'index du noeud courant (i) dans l'élément quadrangle (0 a 3)
98         if agauche:             # déterminer le noeud suivant (j) et celui opposé (k) dans le quadrangle
99           if i < 3:
100             j = i+1
101           else:
102             j = 0
103           if j < 3:
104             k = j+1
105           else:
106             k = 0
107         else:
108           if i > 0:
109             j = i -1
110           else:
111             j = 3
112           if j > 0:
113             k = j -1
114           else:
115             k = 3
116         isuiv = nodes[j]   #noeud suivant
117         iapres = nodes[k]  #noeud opposé
118         if debutLigne:
119           debutLigne = False
120           # précédent a trouver, dernière ligne : précédent au lieu de suivant
121           if agauche:
122             if i > 0:
123               iprec = nodes[i -1]
124             else:
125               iprec = nodes[3]
126             idStart = iprec
127             elems3 = meshQuad.GetNodeInverseElements(iprec)
128             if len(elems3) == 1: # autre coin
129               ligneFinale = True
130             else:
131               for elem3 in elems3:
132                 if elem3 != elem:
133                   elemStart = elem3
134                   break
135         #print nodes, idNode, isuiv, iapres
136         elems1 = meshQuad.GetNodeInverseElements(isuiv)
137         elems2 = meshQuad.GetNodeInverseElements(iapres)
138         ligneIncomplete = False
139         for elem2 in elems2:
140           if elems1.count(elem2) and elem2 != elem:
141             ligneIncomplete = True
142             idNode = isuiv
143             elem = elem2
144             break
145         if not  ligneIncomplete:
146           nodeline.append(isuiv)
147           allNodeIds.remove(isuiv)
148       logging.debug("nodeline %s", nodeline)
149       logging.debug("elemline %s", elemline)
150       nodelines.append(nodeline)
151        
152     # on a constitué une liste de lignes de points connexes
153     logging.debug("dimensions [%s, %s]", len(nodelines),  len(nodeline))   
154     
155     # stockage des coordonnées dans un tableau numpy
156     mat = np.zeros((len(nodelines), len(nodeline), 3))
157     for i, ligne in enumerate(nodelines):
158       for j, nodeId in enumerate(ligne):
159         mat[i,j] = meshQuad.GetNodeXYZ(nodeId)
160     logging.debug("matrice de coordonnées: \n%s",mat)
161     logging.debug("dimensions %s", mat.shape)
162     
163     # recherche d'angles supérieurs a un seuil sur une ligne : angle entre deux vecteurs successifs
164     cosmin = math.cos(math.pi/4.)          # TODO: angle reference en paramètre
165     vecx = mat[:, 1:,  :] - mat[:, :-1, :] # vecteurs selon direction "x"
166     vx0 = vecx[:, :-1, :]                  # vecteurs amont
167     vx1 = vecx[:, 1:,  :]                  # vecteurs aval
168     e = np.einsum('ijk,ijk->ij', vx0, vx1) # produit scalaire des vecteurs
169     f = np.apply_along_axis(mydot, 2, vx0) # normes carrées vecteurs amont
170     g = np.apply_along_axis(mydot, 2, vx1) # normes carrées vecteurs aval
171     h = e/(np.sqrt(f*g))                   # cosinus
172     ruptureX = h < cosmin                  # True si angle > reference
173     logging.debug("matrice de rupture X: \n%s",ruptureX)
174     rupX = [x for x in range(len(nodeline)-2) if np.prod(ruptureX[:,x])]
175     logging.debug("colonnes de rupture: %s",rupX)
176     # recherche d'angles supérieurs a un seuil sur une colonne : angle entre deux vecteurs successifs
177     vecy = mat[ 1:, :, :] - mat[:-1, :, :] # vecteurs selon direction "y"
178     vy0 = vecy[:-1, :, :]                  # vecteurs amont
179     vy1 = vecy[ 1:, :, :]                  # vecteurs aval
180     e = np.einsum('ijk,ijk->ij', vy0, vy1) # produit scalaire des vecteurs
181     f = np.apply_along_axis(mydot, 2, vy0) # normes carrées vecteurs amont
182     g = np.apply_along_axis(mydot, 2, vy1) # normes carrées vecteurs aval
183     h = e/(np.sqrt(f*g))                   # cosinus
184     ruptureY = h < cosmin                  # True si angle > reference
185     logging.debug("matrice de rupture Y: \n%s",ruptureY)
186     rupY = [x for x in range(len(nodelines)-2) if np.prod(ruptureY[x, :])]
187     logging.debug("lignes de rupture: %s",rupY)
188     if (len(rupX)*len(rupY)) > 0:
189       logging.critical("""Cas non traité: présence d'angles vifs dans 2 directions, 
190       lors de la reconstitution des faces géométriques dans la zone remaillée""")
191     
192     mats = []
193     bordsPartages = []
194     if (len(rupX)> 0):
195       rupX.append(mat.shape[1]-1)
196       for i, index in enumerate(rupX):
197         imax = index+2
198         imin = 0
199         if i > 0:
200           imin = rupX[i-1] + 1
201         mats.append(mat[:, imin:imax, :])
202         if imax == mat.shape[1] + 1:
203           ifin = 0
204         else:
205           ifin = imax
206         bordsPartages.append([imin,ifin]) # les indices différents de 0 correspondent à des bords partagés
207     elif (len(rupY)> 0):
208       rupY.append(mat.shape[0]-1)
209       for i, index in enumerate(rupY):
210         imax = index+2
211         imin = 0
212         if i > 0:
213           imin = rupY[i-1] + 1
214         mats.append(mat[imin:imax, :, :])
215         if imax == mat.shape[0] + 1:
216           ifin = 0
217         else:
218           ifin = imax
219         bordsPartages.append([imin,ifin]) # les indices différents de 0 correspondent à des bords partagés
220     else:
221       mats.append(mat)
222       bordsPartages.append([0,0])         # les indices différents de 0 correspondent à des bords partagés
223     
224     curvconts = []
225     for nmat, amat in enumerate(mats):
226       logging.debug("dimensions matrice %s: %s", nmat, amat.shape)
227       nbLignes = amat.shape[1] # pas de rupture, ou rupture selon des colonnes: on transpose
228       nbCols = amat.shape[0]
229       if len(rupY) > 0 :       # rupture selon des lignes: pas de transposition
230         nbLignes = amat.shape[0]
231         nbCols = amat.shape[1]
232       curves = []
233       noeudsBords = []
234       for i in range(4):
235         noeudsBords.append([])
236       k = 0
237       for i in range(nbLignes):
238         nodeList = []
239         for j in range(nbCols):
240           #logging.debug("point[%s,%s] = (%s, %s, %s)",i,j,amat[i,j,0], amat[i,j,1], amat[i,j,2])
241           if len(rupY) > 0 : # pas de transposition
242             node = geompy.MakeVertex(amat[i,j,0], amat[i,j,1], amat[i,j,2])
243           else:              # transposition
244             node = geompy.MakeVertex(amat[j,i,0], amat[j,i,1], amat[j,i,2])
245           nodeList.append(node)
246           if i == 0:
247             noeudsBords[0].append(node)
248             #name = "bord0_%d"%k
249             #geomPublish(initLog.debug,  node, name )
250           if i == (nbLignes -1):
251             noeudsBords[2].append(node)
252             #name = "bord2_%d"%k
253             #geomPublish(initLog.debug,  node, name )
254           if j == 0:
255             noeudsBords[1].append(node)
256             #name = "bord1_%d"%k
257             #geomPublish(initLog.debug,  node, name )
258           if j == (nbCols -1):
259             noeudsBords[3].append(node)
260             #name = "bord3_%d"%k
261             #geomPublish(initLog.debug,  node, name )
262             k += 1
263         curve = geompy.MakeInterpol(nodeList, False, False)
264         #name = "curve_%d"%i
265         #geomPublish(initLog.debug,  curve, name )
266         if len(curvconts) == 0 or len(curves) > 0: # éliminer les doublons de la surface sans découpe 
267           curvconts.append(nodeList)
268         curves.append(curve)
269       if bordsPartages[nmat][0] :
270         bordsPartages[nmat][0] = curves[0]  # la première ligne est un bord partagé
271       else:
272         bordsPartages[nmat][0] = None
273       if bordsPartages[nmat][1] :
274         bordsPartages[nmat][1] = curves[-1] # la dernière ligne est un bord partagé
275       else:
276         bordsPartages[nmat][1] = None
277       filling = geompy.MakeFilling(geompy.MakeCompound(curves), 2, 5, 0.0001, 0.0001, 0, GEOM.FOM_Default, True)
278       # --- test orientation filling
279       vertex = geompy.MakeVertexOnSurface(filling, 0.5, 0.5)
280       normal = geompy.GetNormal(filling, vertex)
281
282       if centreFondFiss is not None:
283         logging.debug("orientation filling a l'aide du centre de fond de fissure")
284         vecteurDefaut = geompy.MakeVector(centreFondFiss, vertex)
285         
286       if not isVecteurDefaut:
287         pointIn_x = 0.0
288         pointIn_y = 0.0
289         pointIn_z = 0.0
290         pointExplicite = False
291         if 'pointIn_x' in shapeFissureParams:
292           pointExplicite = True
293           pointIn_x = shapeFissureParams['pointIn_x']
294         if 'pointIn_y' in shapeFissureParams:
295           pointExplicite = True
296           pointIn_y = shapeFissureParams['pointIn_y']
297         if 'pointIn_z' in shapeFissureParams:
298           pointExplicite = True
299           pointIn_z = shapeFissureParams['pointIn_z']
300         if pointExplicite:
301           cdg = geompy.MakeVertex(pointIn_x, pointIn_y, pointIn_z)
302           logging.debug("orientation filling par point intérieur %s", (pointIn_x, pointIn_y, pointIn_z))
303           vecteurDefaut = geompy.MakeVector(cdg, vertex)
304         
305       if 'convexe' in shapeFissureParams:
306         isConvexe = shapeFissureParams['convexe']
307         logging.debug("orientation filling par indication de convexité %s", isConvexe)
308         cdg = geompy.MakeCDG(filling)
309         if isConvexe:
310           vecteurDefaut = geompy.MakeVector(cdg, vertex)
311         else:
312           vecteurDefaut = geompy.MakeVector(vertex, cdg)
313      
314       if vecteurDefaut is not None:
315         geomPublish(initLog.debug, normal, "normFillOrig%d"%iface)
316         geomPublish(initLog.debug, vecteurDefaut, "fromInterieur%d"%iface)
317         if geompy.GetAngleRadians(vecteurDefaut, normal) > math.pi/2.0:
318           filling = geompy.ChangeOrientation(filling)
319       geomPublish(initLog.debug,  filling, "filling%d"%iface )
320       #geompy.ExportBREP(filling, "filling.brep")
321       iface = iface+1
322       fillings.append(filling)
323       noeuds_bords.append(noeudsBords)
324       idFilToCont.append(icont)
325       bords_Partages += bordsPartages
326       pass # --- loop on mats
327     # --- reconstruction des faces continues à partir des listes de noeuds
328     #     les courbes doivent suivre la courbure pour éviter les oscillations
329     if icont == iface - 1: # pas de découpe, on garde la même face
330       fillcont = fillings[-1]
331     else:
332       nbLignes = len(curvconts[0])
333       curves = []
334       for i in range(nbLignes):
335         nodes = [curvconts[j][i] for j in range(len(curvconts))]
336         curve = geompy.MakeInterpol(nodes, False, False)
337         curves.append(curve)
338       fillcont = geompy.MakeFilling(geompy.MakeCompound(curves), 2, 5, 0.0001, 0.0001, 0, GEOM.FOM_Default, True)
339     geomPublish(initLog.debug,  fillcont, "filcont%d"%icont )
340     fillconts.append(fillcont)
341     icont = icont+1   
342     pass   # --- loop while there are remaining nodes
343   
344   return fillings, noeuds_bords, bords_Partages, fillconts, idFilToCont