src/SMESHUtils/SMESH_Delaunay.cxx

   1 // Copyright (C) 2007-2019  CEA/DEN, EDF R&D, OPEN CASCADE
   2 //
   3 // Copyright (C) 2003-2007  OPEN CASCADE, EADS/CCR, LIP6, CEA/DEN,
   4 // CEDRAT, EDF R&D, LEG, PRINCIPIA R&D, BUREAU VERITAS
   5 //
   6 // This library is free software; you can redistribute it and/or
   7 // modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
   8 // License as published by the Free Software Foundation; either
   9 // version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
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  11 // This library is distributed in the hope that it will be useful,
  12 // but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  13 // MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  14 // Lesser General Public License for more details.
  15 //
  16 // You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  17 // License along with this library; if not, write to the Free Software
  18 // Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA  02111-1307 USA
  19 //
  20 // See http://www.salome-platform.org/ or email : webmaster.salome@opencascade.com
  21 //
  22 // File      : SMESH_Delaunay.cxx
  23 // Created   : Wed Apr 19 15:41:15 2017
  24 // Author    : Edward AGAPOV (eap)
  25
  26 #include "SMESH_Delaunay.hxx"
  27
  28 #include "SMESH_Comment.hxx"
  29 #include "SMESH_File.hxx"
  30 #include "SMESH_MeshAlgos.hxx"
  31
  32 #include <BRepAdaptor_Surface.hxx>
  33 #include <BRepMesh_Delaun.hxx>
  34
  35 #include <Basics_OCCTVersion.hxx>
  36
  37 //================================================================================
  38 /*!
  39  * \brief Construct a Delaunay triangulation of given boundary nodes
  40  *  \param [in] boundaryNodes - vector of nodes of a wire
  41  *  \param [in] face - the face
  42  *  \param [in] faceID - the face ID
  43  *  \param [in] nbNodesToVisit - nb of non-marked nodes on the face
  44  */
  45 //================================================================================
  46
  47 SMESH_Delaunay::SMESH_Delaunay(const std::vector< const UVPtStructVec* > & boundaryNodes,
  48                                const TopoDS_Face&                          face,
  49                                const int                                   faceID)
  50   : _face( face ), _faceID( faceID ), _scale( 1., 1. )
  51 {
  52   // compute _scale
  53   BRepAdaptor_Surface surf( face );
  54   if ( surf.GetType() != GeomAbs_Plane )
  55   {
  56     const int nbDiv = 100;
  57     const double uRange = surf.LastUParameter() - surf.FirstUParameter();
  58     const double vRange = surf.LastVParameter() - surf.FirstVParameter();
  59     const double dU = uRange / nbDiv;
  60     const double dV = vRange / nbDiv;
  61     double u = surf.FirstUParameter(), v = surf.FirstVParameter();
  62     gp_Pnt p0U = surf.Value( u, v ), p0V = p0U;
  63     double lenU = 0, lenV = 0;
  64     for ( ; u < surf.LastUParameter(); u += dU, v += dV )
  65     {
  66       gp_Pnt p1U = surf.Value( u, surf.FirstVParameter() );
  67       lenU += p1U.Distance( p0U );
  68       p0U = p1U;
  69       gp_Pnt p1V = surf.Value( surf.FirstUParameter(), v );
  70       lenV += p1V.Distance( p0V );
  71       p0V = p1V;
  72     }
  73     _scale.SetCoord( lenU / uRange, lenV / vRange );
  74   }
  75
  76   // count boundary points
  77   int iP = 1, nbP = 0;
  78   for ( size_t iW = 0; iW < boundaryNodes.size(); ++iW ) // loop on wires
  79   {
  80     nbP += boundaryNodes[iW]->size();
  81     if ( boundaryNodes[iW]->front().node == boundaryNodes[iW]->back().node )
  82       --nbP; // 1st and last points coincide
  83   }
  84   _bndNodes.resize( nbP );
  85
  86   // fill boundary points
  87 #if OCC_VERSION_LARGE <= 0x07030000
  88   BRepMesh::Array1OfVertexOfDelaun bndVert( 1, 1 + nbP );
  89 #else
  90   IMeshData::Array1OfVertexOfDelaun bndVert( 1, 1 + nbP );
  91 #endif
  92   BRepMesh_Vertex v( 0, 0, BRepMesh_Frontier );
  93   for ( size_t iW = 0; iW < boundaryNodes.size(); ++iW )
  94   {
  95     const UVPtStructVec& bndPnt = *boundaryNodes[iW];
  96     int i = 0, nb = bndPnt.size();
  97     if ( bndPnt[0].node == bndPnt.back().node )
  98       --nb;
  99     for ( ; i < nb;  ++i, ++iP )
 100     {
 101       _bndNodes[ iP-1 ] = bndPnt[i].node;
 102       bndPnt[i].node->setIsMarked( true );
 103
 104       v.ChangeCoord() = bndPnt[i].UV().Multiplied( _scale );
 105       bndVert( iP )   = v;
 106     }
 107   }
 108
 109   // triangulate the srcFace in 2D
 110   BRepMesh_Delaun Delaunay( bndVert );
 111   _triaDS = Delaunay.Result();
 112 }
 113
 114 //================================================================================
 115 /*!
 116  * \brief Prepare to the exploration of nodes
 117  */
 118 //================================================================================
 119
 120 void SMESH_Delaunay::InitTraversal(const int nbNodesToVisit)
 121 {
 122   _nbNodesToVisit = (size_t) nbNodesToVisit;
 123   _nbVisitedNodes = _iBndNode = 0;
 124   _noTriQueue.clear();
 125 }
 126
 127 //================================================================================
 128 /*!
 129  * \brief Return a node with its Barycentric Coordinates within the triangle
 130  *        defined by its node indices (zero based)
 131  *  \param [out] bc - Barycentric Coordinates of the returned node
 132  *  \param [out] triaNodes - indices of triangle nodes
 133  *  \return const SMDS_MeshNode* - the next node or NULL
 134  */
 135 //================================================================================
 136
 137 const SMDS_MeshNode* SMESH_Delaunay::NextNode( double bc[3], int triaNodes[3] )
 138 {
 139   while ( _nbVisitedNodes < _nbNodesToVisit )
 140   {
 141     while ( !_noTriQueue.empty() )
 142     {
 143       const SMDS_MeshNode*     node = _noTriQueue.front().first;
 144       const BRepMesh_Triangle* tria = _noTriQueue.front().second;
 145       _noTriQueue.pop_front();
 146       if ( node->isMarked() )
 147         continue;
 148       ++_nbVisitedNodes;
 149       node->setIsMarked( true );
 150
 151       // find a Delaunay triangle containing the src node
 152       gp_XY uv = getNodeUV( _face, node );
 153       tria = FindTriangle( uv, tria, bc, triaNodes );
 154       if ( tria )
 155       {
 156         addCloseNodes( node, tria, _faceID, _noTriQueue );
 157         return node;
 158       }
 159     }
 160     for ( ; _iBndNode < _bndNodes.size() &&  _noTriQueue.empty();  ++_iBndNode )
 161     {
 162       if ( const BRepMesh_Triangle* tria = GetTriangleNear( _iBndNode ))
 163         addCloseNodes( _bndNodes[ _iBndNode ], tria, _faceID, _noTriQueue );
 164     }
 165     if ( _noTriQueue.empty() )
 166       break;
 167   }
 168
 169   // if ( _nbVisitedNodes < _nbNodesToVisit )
 170   //   _nbVisitedNodes = std::numeric_limits<int>::max();
 171   return NULL;
 172 }
 173
 174 //================================================================================
 175 /*!
 176  * \brief Find a Delaunay triangle containing a given 2D point and return
 177  *        barycentric coordinates within the found triangle
 178  */
 179 //================================================================================
 180
 181 const BRepMesh_Triangle* SMESH_Delaunay::FindTriangle( const gp_XY&             UV,
 182                                                        const BRepMesh_Triangle* tria,
 183                                                        double                   bc[3],
 184                                                        int                      triaNodes[3] )
 185 {
 186   int   nodeIDs[3];
 187   gp_XY nodeUVs[3];
 188   int   linkIDs[3];
 189   Standard_Boolean ori[3];
 190
 191   gp_XY uv = UV.Multiplied( _scale );
 192
 193   while ( tria )
 194   {
 195     // check if the uv is in tria
 196
 197     _triaDS->ElementNodes( *tria, nodeIDs );
 198     nodeUVs[0] = _triaDS->GetNode( nodeIDs[0] ).Coord();
 199     nodeUVs[1] = _triaDS->GetNode( nodeIDs[1] ).Coord();
 200     nodeUVs[2] = _triaDS->GetNode( nodeIDs[2] ).Coord();
 201
 202     SMESH_MeshAlgos::GetBarycentricCoords( uv,
 203                                            nodeUVs[0], nodeUVs[1], nodeUVs[2],
 204                                            bc[0], bc[1] );
 205     if ( bc[0] >= 0 && bc[1] >= 0 && bc[0] + bc[1] <= 1 )
 206     {
 207       if ( _triaDS->GetNode( nodeIDs[0] ).Movability() != BRepMesh_Frontier ||
 208            _triaDS->GetNode( nodeIDs[1] ).Movability() != BRepMesh_Frontier ||
 209            _triaDS->GetNode( nodeIDs[2] ).Movability() != BRepMesh_Frontier )
 210       {
 211         return 0;
 212       }
 213       bc[2] = 1 - bc[0] - bc[1];
 214       triaNodes[0] = nodeIDs[0] - 1;
 215       triaNodes[1] = nodeIDs[1] - 1;
 216       triaNodes[2] = nodeIDs[2] - 1;
 217       return tria;
 218     }
 219
 220     // look for a neighbor triangle, which is adjacent to a link intersected
 221     // by a segment( triangle center -> uv )
 222
 223     gp_XY gc = ( nodeUVs[0] + nodeUVs[1] + nodeUVs[2] ) / 3.;
 224     gp_XY seg = uv - gc;
 225
 226     tria->Edges( linkIDs, ori );
 227 #if OCC_VERSION_LARGE <= 0x07030000
 228     int triaID = _triaDS->IndexOf( *tria );
 229 #else
 230     int triaID = tria - & ( _triaDS->GetElement( 0 ));
 231 #endif
 232     tria = 0;
 233
 234     for ( int i = 0; i < 3; ++i )
 235     {
 236       const BRepMesh_PairOfIndex & triIDs = _triaDS->ElementsConnectedTo( linkIDs[i] );
 237       if ( triIDs.Extent() < 2 )
 238         continue; // no neighbor triangle
 239
 240       // check if a link intersects gc2uv
 241       const BRepMesh_Edge & link = _triaDS->GetLink( linkIDs[i] );
 242       const BRepMesh_Vertex & n1 = _triaDS->GetNode( link.FirstNode() );
 243       const BRepMesh_Vertex & n2 = _triaDS->GetNode( link.LastNode() );
 244       gp_XY uv1 = n1.Coord();
 245       gp_XY lin = n2.Coord() - uv1; // link direction
 246
 247       double crossSegLin = seg ^ lin;
 248       if ( Abs( crossSegLin ) < std::numeric_limits<double>::min() )
 249         continue; // parallel
 250
 251       double uSeg = ( uv1 - gc ) ^ lin / crossSegLin;
 252       if ( 0. <= uSeg && uSeg <= 1. )
 253       {
 254         tria = & _triaDS->GetElement( triIDs.Index( 1 + ( triIDs.Index(1) == triaID )));
 255         if ( tria->Movability() != BRepMesh_Deleted )
 256           break;
 257       }
 258     }
 259   }
 260   return tria;
 261 }
 262
 263 //================================================================================
 264 /*!
 265  * \brief Return a triangle sharing a given boundary node
 266  *  \param [in] iBndNode - index of the boundary node
 267  *  \return const BRepMesh_Triangle* - a found triangle
 268  */
 269 //================================================================================
 270
 271 const BRepMesh_Triangle* SMESH_Delaunay::GetTriangleNear( int iBndNode )
 272 {
 273   int nodeIDs[3];
 274   int nbNbNodes = _bndNodes.size();
 275 #if OCC_VERSION_LARGE <= 0x07030000
 276   const BRepMesh::ListOfInteger & linkIds = _triaDS->LinksConnectedTo( iBndNode + 1 );
 277   BRepMesh::ListOfInteger::const_iterator iLink = linkIds.cbegin();
 278 #else
 279   const IMeshData::ListOfInteger & linkIds = _triaDS->LinksConnectedTo( iBndNode + 1 );
 280   IMeshData::ListOfInteger::const_iterator iLink = linkIds.cbegin();
 281 #endif
 282   for ( ; iLink != linkIds.cend(); ++iLink )
 283   {
 284     const BRepMesh_PairOfIndex & triaIds = _triaDS->ElementsConnectedTo( *iLink );
 285     {
 286       const BRepMesh_Triangle& tria = _triaDS->GetElement( triaIds.Index(1) );
 287       if ( tria.Movability() != BRepMesh_Deleted )
 288       {
 289         _triaDS->ElementNodes( tria, nodeIDs );
 290         if ( nodeIDs[0]-1 < nbNbNodes &&
 291              nodeIDs[1]-1 < nbNbNodes &&
 292              nodeIDs[2]-1 < nbNbNodes )
 293           return &tria;
 294       }
 295     }
 296     if ( triaIds.Extent() > 1 )
 297     {
 298       const BRepMesh_Triangle& tria = _triaDS->GetElement( triaIds.Index(2) );
 299       if ( tria.Movability() != BRepMesh_Deleted )
 300       {
 301         _triaDS->ElementNodes( tria, nodeIDs );
 302         if ( nodeIDs[0]-1 < nbNbNodes &&
 303              nodeIDs[1]-1 < nbNbNodes &&
 304              nodeIDs[2]-1 < nbNbNodes )
 305           return &tria;
 306       }
 307     }
 308   }
 309   return 0;
 310 }
 311
 312 //================================================================================
 313 /*!
 314  * \brief Return UV of the i-th source boundary node (zero based)
 315  */
 316 //================================================================================
 317
 318 gp_XY SMESH_Delaunay::GetBndUV(const int iNode) const
 319 {
 320   return _triaDS->GetNode( iNode+1 ).Coord();
 321 }
 322
 323 //================================================================================
 324 /*!
 325  * \brief Add non-marked nodes surrounding a given one to a queue
 326  */
 327 //================================================================================
 328
 329 void SMESH_Delaunay::addCloseNodes( const SMDS_MeshNode*     node,
 330                                     const BRepMesh_Triangle* tria,
 331                                     const int                faceID,
 332                                     TNodeTriaList &          _noTriQueue )
 333 {
 334   // find in-FACE nodes
 335   SMDS_ElemIteratorPtr elems = node->GetInverseElementIterator(SMDSAbs_Face);
 336   while ( elems->more() )
 337   {
 338     const SMDS_MeshElement* elem = elems->next();
 339     if ( elem->getshapeId() == faceID )
 340     {
 341       for ( int i = 0, nb = elem->NbNodes(); i < nb; ++i )
 342       {
 343         const SMDS_MeshNode* n = elem->GetNode( i );
 344         if ( !n->isMarked() /*&& n->getshapeId() == faceID*/ )
 345           _noTriQueue.push_back( std::make_pair( n, tria ));
 346       }
 347     }
 348   }
 349 }
 350
 351 //================================================================================
 352 /*!
 353  * \brief Write a python script that creates an equal mesh in Mesh module
 354  */
 355 //================================================================================
 356
 357 void SMESH_Delaunay::ToPython() const
 358 {
 359   SMESH_Comment text;
 360   text << "import salome, SMESH\n";
 361   text << "salome.salome_init()\n";
 362   text << "from salome.smesh import smeshBuilder\n";
 363   text << "smesh = smeshBuilder.New(salome.myStudy)\n";
 364   text << "mesh=smesh.Mesh()\n";
 365   const char* endl = "\n";
 366
 367   for ( int i = 0; i < _triaDS->NbNodes(); ++i )
 368   {
 369     const BRepMesh_Vertex& v = _triaDS->GetNode( i+1 );
 370     text << "mesh.AddNode( " << v.Coord().X() << ", " << v.Coord().Y() << ", 0 )" << endl;
 371   }
 372
 373   int nodeIDs[3];
 374   for ( int i = 0; i < _triaDS->NbElements(); ++i )
 375   {
 376     const BRepMesh_Triangle& t = _triaDS->GetElement( i+1 );
 377     if ( t.Movability() == BRepMesh_Deleted )
 378       continue;
 379     _triaDS->ElementNodes( t, nodeIDs );
 380     text << "mesh.AddFace([ " << nodeIDs[0] << ", " << nodeIDs[1] << ", " << nodeIDs[2] << " ])" << endl;
 381   }
 382
 383   const char* fileName = "/tmp/Delaunay.py";
 384   SMESH_File file( fileName, false );
 385   file.remove();
 386   file.openForWriting();
 387   file.write( text.c_str(), text.size() );
 388   cout << "execfile( '" << fileName << "')" << endl;
 389 }