src/SMESHUtils/SMESH_MAT2d.hxx

   1 // Copyright (C) 2007-2015  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.
  10 //
  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_MAT2d.hxx
  23 // Created   : Thu May 28 17:49:53 2015
  24 // Author    : Edward AGAPOV (eap)
  25
  26 #ifndef __SMESH_MAT2d_HXX__
  27 #define __SMESH_MAT2d_HXX__
  28
  29 #include "SMESH_Utils.hxx"
  30
  31 #include <TopoDS_Face.hxx>
  32 #include <TopoDS_Edge.hxx>
  33
  34 #include <vector>
  35 #include <map>
  36
  37 #include <boost/polygon/polygon.hpp>
  38 #include <boost/polygon/voronoi.hpp>
  39
  40 class Adaptor3d_Curve;
  41
  42 // Medial Axis Transform 2D
  43 namespace SMESH_MAT2d
  44 {
  45   class MedialAxis; // MedialAxis is the entry point
  46   class Branch;
  47   class BranchEnd;
  48   class Boundary;
  49   struct BoundaryPoint;
  50
  51   typedef boost::polygon::voronoi_diagram<double> TVD;
  52   typedef TVD::cell_type                          TVDCell;
  53   typedef TVD::edge_type                          TVDEdge;
  54   typedef TVD::vertex_type                        TVDVertex;
  55
  56   //-------------------------------------------------------------------------------------
  57   // type of Branch end point
  58   enum BranchEndType { BE_UNDEF,
  59                        BE_ON_VERTEX, // branch ends at a convex VRTEX
  60                        BE_BRANCH_POINT, // branch meats 2 or more other branches
  61                        BE_END // branch end equidistant from several adjacent segments
  62   };
  63   //-------------------------------------------------------------------------------------
  64   /*!
  65    * \brief End point of MA Branch
  66    */
  67   struct SMESHUtils_EXPORT BranchEnd
  68   {
  69     const TVDVertex*             _vertex;
  70     BranchEndType                _type;
  71     std::vector< const Branch* > _branches;
  72
  73     BranchEnd(): _vertex(0), _type( BE_UNDEF ) {}
  74   };
  75   //-------------------------------------------------------------------------------------
  76   /*!
  77    * \brief Point on MA Branch
  78    */
  79   struct SMESHUtils_EXPORT BranchPoint
  80   {
  81     const Branch* _branch;
  82     std::size_t   _iEdge; // MA edge index within the branch
  83     double        _edgeParam; // normalized param within the MA edge
  84
  85     BranchPoint( const Branch* b = 0, std::size_t e = 0, double u = -1 ):
  86       _branch(b), _iEdge(e), _edgeParam(u) {}
  87   };
  88   //-------------------------------------------------------------------------------------
  89   /*!
  90    * \brief Branch is a set of MA edges enclosed between branch points and/or MA ends.
  91    *        It's main feature is to return two BoundaryPoint's per a point on it.
  92    *        Points on a Branch are defined by [0,1] parameter
  93    */
  94   class SMESHUtils_EXPORT Branch
  95   {
  96   public:
  97     bool getBoundaryPoints(double param, BoundaryPoint& bp1, BoundaryPoint& bp2 ) const;
  98     bool getBoundaryPoints(std::size_t iMAEdge, double maEdgeParam,
  99                            BoundaryPoint& bp1, BoundaryPoint& bp2 ) const;
 100     bool getBoundaryPoints(const BranchPoint& p,
 101                            BoundaryPoint& bp1, BoundaryPoint& bp2 ) const;
 102     bool getParameter(const BranchPoint& p, double & u ) const;
 103
 104     std::size_t      nbEdges() const { return _maEdges.size(); }
 105
 106     const BranchEnd* getEnd(bool the2nd) const { return & ( the2nd ? _endPoint2 : _endPoint1 ); }
 107
 108     bool hasEndOfType(BranchEndType type) const;
 109
 110     void getPoints( std::vector< gp_XY >& points, const double scale[2]) const;
 111
 112     void getGeomEdges( std::vector< std::size_t >& edgeIDs1,
 113                        std::vector< std::size_t >& edgeIDs2 ) const;
 114
 115     void getOppositeGeomEdges( std::vector< std::size_t >& edgeIDs1,
 116                                std::vector< std::size_t >& edgeIDs2,
 117                                std::vector< BranchPoint >& divPoints) const;
 118
 119     bool isRemoved() const { return _proxyPoint._branch; }
 120
 121   public: // internal: construction
 122
 123     void init( std::vector<const TVDEdge*>&                maEdges,
 124                const Boundary*                             boundary,
 125                std::map< const TVDVertex*, BranchEndType > endType);
 126     void setBranchesToEnds( const std::vector< Branch >&   branches);
 127     BranchPoint getPoint( const TVDVertex* vertex ) const;
 128     void setRemoved( const BranchPoint& proxyPoint );
 129
 130     static void        setGeomEdge  ( std::size_t geomIndex, const TVDEdge* maEdge );
 131     static std::size_t getGeomEdge  ( const TVDEdge* maEdge );
 132     static void        setBndSegment( std::size_t segIndex, const TVDEdge* maEdge );
 133     static std::size_t getBndSegment( const TVDEdge* maEdge );
 134
 135   private:
 136
 137     bool addDivPntForConcaVertex( std::vector< std::size_t >&        edgeIDs1,
 138                                   std::vector< std::size_t >&        edgeIDs2,
 139                                   std::vector< BranchPoint >&        divPoints,
 140                                   const std::vector<const TVDEdge*>& maEdges,
 141                                   const std::vector<const TVDEdge*>& maEdgesTwin,
 142                                   int &                              i) const;
 143
 144     // association of _maEdges with boundary segments is stored in this way:
 145     // index of an EDGE:           TVDEdge->cell()->color()
 146     // index of a segment on EDGE: TVDEdge->color()
 147     std::vector<const TVDEdge*> _maEdges; // MA edges ending at points located at _params
 148     std::vector<double>  _params; // params of points on MA, normalized [0;1] within this branch
 149     const Boundary*      _boundary; // face boundary
 150     BranchEnd            _endPoint1;
 151     BranchEnd            _endPoint2;
 152     BranchPoint          _proxyPoint;
 153   };
 154
 155   //-------------------------------------------------------------------------------------
 156   /*!
 157    * \brief Data of a discretized EDGE allowing to get a point on MA by a parameter on EDGE
 158    */
 159   struct BndPoints
 160   {
 161     std::vector< double > _params; // params of discretization points on an EDGE
 162     std::vector< std::pair< const Branch*, int > > _maEdges; /* index of TVDEdge in branch;
 163                                                                 index sign means orientation;
 164                                                                 index == Branch->nbEdges() means
 165                                                                 end point of a Branch */
 166   };
 167   //-------------------------------------------------------------------------------------
 168   /*!
 169    * \brief Face boundary is discretized so that each its segment to correspond to
 170    *        an edge of MA
 171    */
 172   class SMESHUtils_EXPORT Boundary
 173   {
 174   public:
 175
 176     Boundary( std::size_t nbEdges ): _pointsPerEdge( nbEdges ) {}
 177     BndPoints&  getPoints( std::size_t iEdge ) { return _pointsPerEdge[ iEdge ]; }
 178     std::size_t nbEdges() const { return _pointsPerEdge.size(); }
 179
 180     bool getPoint( std::size_t iEdge, std::size_t iSeg, double u, BoundaryPoint& bp ) const;
 181
 182     bool getBranchPoint( const std::size_t iEdge, double u, BranchPoint& p ) const;
 183
 184     bool getBranchPoint( const BoundaryPoint& bp, BranchPoint& p ) const;
 185
 186     bool isConcaveSegment( std::size_t iEdge, std::size_t iSeg ) const;
 187
 188     bool moveToClosestEdgeEnd( BoundaryPoint& bp ) const;
 189
 190   private:
 191     std::vector< BndPoints > _pointsPerEdge;
 192   };
 193
 194   //-------------------------------------------------------------------------------------
 195   /*!
 196    * \brief Point on FACE boundary
 197    */
 198   struct SMESHUtils_EXPORT BoundaryPoint
 199   {
 200     std::size_t _edgeIndex; // index of an EDGE in a sequence passed to MedialAxis()
 201     double      _param;     // parameter of this EDGE
 202   };
 203   //-------------------------------------------------------------------------------------
 204   /*!
 205    * \brief Medial axis (MA) is defined as the loci of centres of locally
 206    *        maximal balls inside 2D representation of a face. This class
 207    *        implements a piecewise approximation of MA.
 208    */
 209   class SMESHUtils_EXPORT MedialAxis
 210   {
 211   public:
 212     MedialAxis(const TopoDS_Face&                face,
 213                const std::vector< TopoDS_Edge >& edges,
 214                const double                      minSegLen,
 215                const bool                        ignoreCorners = false );
 216     std::size_t                            nbBranches() const { return _nbBranches; }
 217     const Branch*                          getBranch(size_t i) const;
 218     const std::vector< const BranchEnd* >& getBranchPoints() const { return _branchPnt; }
 219     const Boundary&                        getBoundary() const { return _boundary; }
 220
 221     void getPoints( const Branch* branch, std::vector< gp_XY >& points) const;
 222     Adaptor3d_Curve* make3DCurve(const Branch& branch) const;
 223
 224   private:
 225
 226   private:
 227     TopoDS_Face                     _face;
 228     TVD                             _vd;
 229     std::vector< Branch >           _branch;
 230     std::size_t                     _nbBranches; // removed branches ignored
 231     std::vector< const BranchEnd* > _branchPnt;
 232     Boundary                        _boundary;
 233     double                          _scale[2];
 234   };
 235
 236 }
 237
 238 #endif