src/BRepMesh/BRepMesh_IncrementalMesh.cxx

   1 // Created on: 1995-06-20
   2 // Created by: Stagiaire Alain JOURDAIN
   3 // Copyright (c) 1995-1999 Matra Datavision
   4 // Copyright (c) 1999-2014 OPEN CASCADE SAS
   5 //
   6 // This file is part of Open CASCADE Technology software library.
   7 //
   8 // This library is free software; you can redistribute it and/or modify it under
   9 // the terms of the GNU Lesser General Public License version 2.1 as published
  10 // by the Free Software Foundation, with special exception defined in the file
  11 // OCCT_LGPL_EXCEPTION.txt. Consult the file LICENSE_LGPL_21.txt included in OCCT
  12 // distribution for complete text of the license and disclaimer of any warranty.
  13 //
  14 // Alternatively, this file may be used under the terms of Open CASCADE
  15 // commercial license or contractual agreement.
  16
  17 #include <BRepMesh_IncrementalMesh.hxx>
  18
  19 #include <OSD_Parallel.hxx>
  20 #include <Precision.hxx>
  21 #include <Standard_ErrorHandler.hxx>
  22
  23 #include <BRepMesh_ShapeTool.hxx>
  24 #include <BRepMesh_Edge.hxx>
  25 #include <BRepMesh_PluginMacro.hxx>
  26
  27 #include <Bnd_Box.hxx>
  28 #include <BRep_Builder.hxx>
  29 #include <BRep_Tool.hxx>
  30 #include <BRepTools.hxx>
  31 #include <BRepLib.hxx>
  32 #include <BRepBndLib.hxx>
  33 #include <BRepAdaptor_Curve.hxx>
  34
  35 #include <Poly_Triangulation.hxx>
  36 #include <Poly_Polygon3D.hxx>
  37 #include <Poly_PolygonOnTriangulation.hxx>
  38
  39 #include <TopoDS.hxx>
  40 #include <TopoDS_Edge.hxx>
  41 #include <TopoDS_Face.hxx>
  42 #include <TopoDS_Shape.hxx>
  43 #include <TopAbs.hxx>
  44 #include <TopExp.hxx>
  45 #include <TopExp_Explorer.hxx>
  46
  47 #include <TopTools_ListIteratorOfListOfShape.hxx>
  48 #include <TColgp_Array1OfPnt.hxx>
  49 #include <TColgp_Array1OfPnt2d.hxx>
  50 #include <TColStd_Array1OfReal.hxx>
  51 #include <TopTools_HArray1OfShape.hxx>
  52 #include <TopTools_IndexedDataMapOfShapeListOfShape.hxx>
  53
  54 #include <GCPnts_TangentialDeflection.hxx>
  55
  56 IMPLEMENT_STANDARD_RTTIEXT(BRepMesh_IncrementalMesh,BRepMesh_DiscretRoot)
  57
  58 namespace
  59 {
  60   //! Default flag to control parallelization for BRepMesh_IncrementalMesh
  61   //! tool returned for Mesh Factory
  62   static Standard_Boolean IS_IN_PARALLEL = Standard_False;
  63 }
  64
  65
  66 //=======================================================================
  67 //function : Default constructor
  68 //purpose  :
  69 //=======================================================================
  70 BRepMesh_IncrementalMesh::BRepMesh_IncrementalMesh()
  71 : myMaxShapeSize(0.),
  72   myModified(Standard_False),
  73   myStatus(0)
  74 {
  75 }
  76
  77 //=======================================================================
  78 //function : Constructor
  79 //purpose  :
  80 //=======================================================================
  81 BRepMesh_IncrementalMesh::BRepMesh_IncrementalMesh( const TopoDS_Shape&    theShape,
  82                                                     const Standard_Real    theLinDeflection,
  83                                                     const Standard_Boolean isRelative,
  84                                                     const Standard_Real    theAngDeflection,
  85                                                     const Standard_Boolean isInParallel,
  86                                                     const Standard_Boolean adaptiveMin)
  87 : myMaxShapeSize(0.),
  88   myModified(Standard_False),
  89   myStatus(0)
  90 {
  91   myParameters.Deflection = theLinDeflection;
  92   myParameters.Relative = isRelative;
  93   myParameters.Angle = theAngDeflection;
  94   myParameters.InParallel = isInParallel;
  95   myParameters.AdaptiveMin = adaptiveMin;
  96
  97   myShape = theShape;
  98   Perform();
  99 }
 100
 101 //=======================================================================
 102 //function : Constructor
 103 //purpose  :
 104 //=======================================================================
 105 BRepMesh_IncrementalMesh::BRepMesh_IncrementalMesh(const TopoDS_Shape& theShape,
 106                                                    const BRepMesh_FastDiscret::Parameters& theParameters)
 107   : myParameters(theParameters)
 108 {
 109   myShape       = theShape;
 110
 111   Perform();
 112 }
 113
 114 //=======================================================================
 115 //function : Destructor
 116 //purpose  :
 117 //=======================================================================
 118 BRepMesh_IncrementalMesh::~BRepMesh_IncrementalMesh()
 119 {
 120 }
 121
 122 //=======================================================================
 123 //function : clear
 124 //purpose  :
 125 //=======================================================================
 126 void BRepMesh_IncrementalMesh::clear()
 127 {
 128   myEdges.Clear();
 129   myEdgeDeflection.Clear();
 130   myFaces.Clear();
 131   myMesh.Nullify();
 132 }
 133
 134 //=======================================================================
 135 //function : init
 136 //purpose  :
 137 //=======================================================================
 138 void BRepMesh_IncrementalMesh::init()
 139 {
 140   myStatus   = 0;
 141   myModified = Standard_False;
 142
 143   setDone();
 144   clear();
 145
 146   collectFaces();
 147
 148   Bnd_Box aBox;
 149   BRepBndLib::Add(myShape, aBox, Standard_False);
 150
 151   if (aBox.IsVoid())
 152   {
 153     // Nothing to mesh.
 154     return;
 155   }
 156
 157   BRepMesh_ShapeTool::BoxMaxDimension(aBox, myMaxShapeSize);
 158
 159   myMesh = new BRepMesh_FastDiscret (aBox, myParameters);
 160
 161   myMesh->InitSharedFaces(myShape);
 162 }
 163
 164 //=======================================================================
 165 //function : collectFaces
 166 //purpose  :
 167 //=======================================================================
 168 void BRepMesh_IncrementalMesh::collectFaces()
 169 {
 170   TopTools_ListOfShape aFaceList;
 171   BRepLib::ReverseSortFaces(myShape, aFaceList);
 172   TopTools_MapOfShape aFaceMap;
 173
 174   // make array of faces suitable for processing (excluding faces without surface)
 175   TopLoc_Location aDummyLoc;
 176   const TopLoc_Location aEmptyLoc;
 177   TopTools_ListIteratorOfListOfShape aFaceIter(aFaceList);
 178   for (; aFaceIter.More(); aFaceIter.Next())
 179   {
 180     TopoDS_Shape aFaceNoLoc = aFaceIter.Value();
 181     aFaceNoLoc.Location(aEmptyLoc);
 182     if (!aFaceMap.Add (aFaceNoLoc))
 183       continue; // already processed
 184
 185     TopoDS_Face aFace = TopoDS::Face(aFaceIter.Value());
 186     const Handle(Geom_Surface)& aSurf = BRep_Tool::Surface(aFace, aDummyLoc);
 187     if (aSurf.IsNull())
 188       continue;
 189
 190     myFaces.Append(aFace);
 191   }
 192 }
 193
 194 //=======================================================================
 195 //function : Perform
 196 //purpose  :
 197 //=======================================================================
 198 void BRepMesh_IncrementalMesh::Perform()
 199 {
 200   init();
 201
 202   if (myMesh.IsNull())
 203     return;
 204
 205   update();
 206 }
 207
 208 //=======================================================================
 209 //function : update()
 210 //purpose  :
 211 //=======================================================================
 212 void BRepMesh_IncrementalMesh::update()
 213 {
 214   // Update edges data
 215   TopExp_Explorer aExplorer(myShape, TopAbs_EDGE);
 216   for (; aExplorer.More(); aExplorer.Next())
 217   {
 218     const TopoDS_Edge& aEdge = TopoDS::Edge(aExplorer.Current());
 219     if(!BRep_Tool::IsGeometric(aEdge))
 220       continue;
 221
 222     update(aEdge);
 223   }
 224
 225   // Update faces data
 226   NCollection_Vector<TopoDS_Face>::Iterator aFaceIt(myFaces);
 227   for (; aFaceIt.More(); aFaceIt.Next())
 228     update(aFaceIt.Value());
 229
 230   // Mesh faces
 231   OSD_Parallel::ForEach(myFaces.begin(), myFaces.end(), *myMesh, !myParameters.InParallel);
 232
 233   commit();
 234   clear();
 235 }
 236
 237 //=======================================================================
 238 //function : discretizeFreeEdges
 239 //purpose  :
 240 //=======================================================================
 241 void BRepMesh_IncrementalMesh::discretizeFreeEdges()
 242 {
 243   TopExp_Explorer aExplorer(myShape ,TopAbs_EDGE, TopAbs_FACE);
 244   for (; aExplorer.More(); aExplorer.Next())
 245   {
 246     const TopoDS_Edge& aEdge = TopoDS::Edge(aExplorer.Current());
 247     if(!BRep_Tool::IsGeometric(aEdge))
 248       continue;
 249
 250     TopLoc_Location aLoc;
 251     Standard_Real aEdgeDeflection  = edgeDeflection(aEdge);
 252     Handle(Poly_Polygon3D) aPoly3D = BRep_Tool::Polygon3D(aEdge, aLoc);
 253     if (!aPoly3D.IsNull() && aPoly3D->Deflection() < 1.1 * aEdgeDeflection)
 254       continue;
 255
 256     BRepAdaptor_Curve aCurve(aEdge);
 257     GCPnts_TangentialDeflection aDiscret(aCurve, aCurve.FirstParameter(),
 258       aCurve.LastParameter(), myParameters.Angle, aEdgeDeflection, 2,
 259       Precision::PConfusion(), myParameters.MinSize);
 260
 261     Standard_Integer aNodesNb = aDiscret.NbPoints();
 262     TColgp_Array1OfPnt   aNodes  (1, aNodesNb);
 263     TColStd_Array1OfReal aUVNodes(1, aNodesNb);
 264     for (Standard_Integer i = 1; i <= aNodesNb; ++i)
 265     {
 266       aNodes  (i) = aDiscret.Value(i);
 267       aUVNodes(i) = aDiscret.Parameter(i);
 268     }
 269
 270     aPoly3D = new Poly_Polygon3D(aNodes, aUVNodes);
 271     aPoly3D->Deflection(myParameters.Deflection);
 272
 273     BRep_Builder aBuilder;
 274     aBuilder.UpdateEdge(aEdge, aPoly3D);
 275   }
 276 }
 277
 278 //=======================================================================
 279 //function : edgeDeflection
 280 //purpose  :
 281 //=======================================================================
 282 Standard_Real BRepMesh_IncrementalMesh::edgeDeflection(
 283   const TopoDS_Edge& theEdge)
 284 {
 285   if (myEdgeDeflection.IsBound(theEdge))
 286     return myEdgeDeflection(theEdge);
 287
 288   Standard_Real aEdgeDeflection;
 289   if ( myParameters.Relative )
 290   {
 291     Standard_Real aScale;
 292     aEdgeDeflection = BRepMesh_ShapeTool::RelativeEdgeDeflection(theEdge,
 293       myParameters.Deflection, myMaxShapeSize, aScale);
 294   }
 295   else
 296     aEdgeDeflection = myParameters.Deflection;
 297
 298   myEdgeDeflection.Bind(theEdge, aEdgeDeflection);
 299   return aEdgeDeflection;
 300 }
 301
 302 //=======================================================================
 303 //function : faceDeflection
 304 //purpose  :
 305 //=======================================================================
 306 Standard_Real BRepMesh_IncrementalMesh::faceDeflection(
 307   const TopoDS_Face& theFace)
 308 {
 309   if ( !myParameters.Relative )
 310     return myParameters.Deflection;
 311
 312   Standard_Integer aEdgesNb        = 0;
 313   Standard_Real    aFaceDeflection = 0.;
 314
 315   TopExp_Explorer aEdgeIt(theFace, TopAbs_EDGE);
 316   for (; aEdgeIt.More(); aEdgeIt.Next(), ++aEdgesNb)
 317   {
 318     const TopoDS_Edge& aEdge = TopoDS::Edge(aEdgeIt.Current());
 319     aFaceDeflection += edgeDeflection(aEdge);
 320   }
 321
 322   return (aEdgesNb == 0) ? myParameters.Deflection : (aFaceDeflection / aEdgesNb);
 323 }
 324
 325 //=======================================================================
 326 //function : update(edge)
 327 //purpose  :
 328 //=======================================================================
 329 void BRepMesh_IncrementalMesh::update(const TopoDS_Edge& theEdge)
 330 {
 331   if (!myEdges.IsBound(theEdge))
 332     myEdges.Bind(theEdge, BRepMesh::DMapOfTriangulationBool());
 333
 334   Standard_Real aEdgeDeflection = edgeDeflection(theEdge);
 335   // Check that triangulation relies to face of the given shape.
 336   const TopTools_IndexedDataMapOfShapeListOfShape& aMapOfSharedFaces =
 337     myMesh->SharedFaces();
 338
 339   const TopTools_ListOfShape& aSharedFaces =
 340     aMapOfSharedFaces.FindFromKey(theEdge);
 341
 342   TopTools_ListIteratorOfListOfShape aSharedFaceIt(aSharedFaces);
 343   for (; aSharedFaceIt.More(); aSharedFaceIt.Next())
 344   {
 345     TopLoc_Location aLoc;
 346     const TopoDS_Face& aFace = TopoDS::Face(aSharedFaceIt.Value());
 347     const Handle(Poly_Triangulation)& aFaceTriangulation =
 348       BRep_Tool::Triangulation(aFace, aLoc);
 349
 350     if (aFaceTriangulation.IsNull())
 351       continue;
 352
 353     Standard_Boolean isConsistent = Standard_False;
 354     const Handle(Poly_PolygonOnTriangulation)& aPolygon =
 355       BRep_Tool::PolygonOnTriangulation(theEdge, aFaceTriangulation, aLoc);
 356
 357     if (!aPolygon.IsNull())
 358     {
 359       isConsistent = aPolygon->Deflection() < 1.1 * aEdgeDeflection &&
 360         aPolygon->HasParameters();
 361
 362       if (!isConsistent)
 363       {
 364         myModified = Standard_True;
 365         BRepMesh_ShapeTool::NullifyEdge(theEdge, aFaceTriangulation, aLoc);
 366       }
 367     }
 368
 369     myEdges(theEdge).Bind(aFaceTriangulation, isConsistent);
 370   }
 371 }
 372
 373 //=======================================================================
 374 //function : isToBeMeshed
 375 //purpose  :
 376 //=======================================================================
 377 Standard_Boolean BRepMesh_IncrementalMesh::toBeMeshed(
 378   const TopoDS_Face&     theFace,
 379   const Standard_Boolean isWithCheck)
 380 {
 381   TopLoc_Location aLoc;
 382   const Handle(Poly_Triangulation)& aTriangulation =
 383     BRep_Tool::Triangulation(theFace, aLoc);
 384
 385   if (aTriangulation.IsNull())
 386     return Standard_True;
 387
 388   if (isWithCheck)
 389   {
 390     Standard_Real aFaceDeflection = faceDeflection(theFace);
 391     if (aTriangulation->Deflection() < 1.1 * aFaceDeflection)
 392     {
 393       Standard_Boolean isEdgesConsistent = Standard_True;
 394       TopExp_Explorer aEdgeIt(theFace, TopAbs_EDGE);
 395       for (; aEdgeIt.More() && isEdgesConsistent; aEdgeIt.Next())
 396       {
 397         const TopoDS_Edge& aEdge = TopoDS::Edge(aEdgeIt.Current());
 398         if (!myEdges.IsBound(aEdge))
 399           continue;
 400
 401         BRepMesh::DMapOfTriangulationBool& aTriMap = myEdges(aEdge);
 402         isEdgesConsistent &= aTriMap.IsBound(aTriangulation) &&
 403           aTriMap(aTriangulation);
 404       }
 405
 406       if (isEdgesConsistent)
 407       {
 408         // #25080: check that indices of links forming triangles are in range.
 409         Standard_Boolean isTriangulationConsistent = Standard_True;
 410         const Standard_Integer aNodesNb = aTriangulation->NbNodes();
 411         const Poly_Array1OfTriangle& aTriangles = aTriangulation->Triangles();
 412         Standard_Integer i = aTriangles.Lower();
 413         for (; i <= aTriangles.Upper() && isTriangulationConsistent; ++i)
 414         {
 415           const Poly_Triangle& aTriangle = aTriangles(i);
 416           Standard_Integer n[3];
 417           aTriangle.Get(n[0], n[1], n[2]);
 418           for (Standard_Integer j = 0; j < 3 && isTriangulationConsistent; ++j)
 419             isTriangulationConsistent = (n[j] >= 1 && n[j] <= aNodesNb);
 420         }
 421
 422         if (isTriangulationConsistent)
 423           return Standard_False;
 424       }
 425     }
 426   }
 427
 428   // Nullify edges
 429   TopExp_Explorer aEdgeIt(theFace, TopAbs_EDGE);
 430   for (; aEdgeIt.More(); aEdgeIt.Next())
 431   {
 432     const TopoDS_Edge& aEdge = TopoDS::Edge(aEdgeIt.Current());
 433     BRepMesh_ShapeTool::NullifyEdge(aEdge, aTriangulation, aLoc);
 434   }
 435
 436   BRepMesh_ShapeTool::NullifyFace(theFace);
 437   return Standard_True;
 438 }
 439
 440 //=======================================================================
 441 //function : update(face)
 442 //purpose  :
 443 //=======================================================================
 444 void BRepMesh_IncrementalMesh::update(const TopoDS_Face& theFace)
 445 {
 446   if (!toBeMeshed(theFace, Standard_True))
 447     return;
 448
 449   myModified = Standard_True;
 450   Standard_Integer aStatus = myMesh->Add(theFace);
 451
 452   myStatus |= aStatus;
 453   if (aStatus != BRepMesh_ReMesh)
 454     return;
 455
 456   BRepMesh::MapOfShape aUsedFaces;
 457   aUsedFaces.Add(theFace);
 458
 459   const TopTools_IndexedDataMapOfShapeListOfShape& aMapOfSharedFaces =
 460     myMesh->SharedFaces();
 461
 462   TopExp_Explorer aEdgeIt(theFace, TopAbs_EDGE);
 463   for (; aEdgeIt.More(); aEdgeIt.Next())
 464   {
 465     const TopoDS_Edge& aEdge = TopoDS::Edge(aEdgeIt.Current());
 466     if (aMapOfSharedFaces.FindIndex(aEdge) == 0)
 467       continue;
 468
 469     const TopTools_ListOfShape& aSharedFaces = aMapOfSharedFaces.FindFromKey(aEdge);
 470     TopTools_ListIteratorOfListOfShape aSharedFaceIt(aSharedFaces);
 471     for (; aSharedFaceIt.More(); aSharedFaceIt.Next())
 472     {
 473       const TopoDS_Face& aFace = TopoDS::Face(aSharedFaceIt.Value());
 474       if (aUsedFaces.Contains(aFace))
 475         continue;
 476
 477       aUsedFaces.Add(aFace);
 478       toBeMeshed(aFace, Standard_False);
 479
 480       myStatus |= myMesh->Add(aFace);
 481     }
 482   }
 483 }
 484
 485 //=======================================================================
 486 //function : commit
 487 //purpose  :
 488 //=======================================================================
 489 void BRepMesh_IncrementalMesh::commit()
 490 {
 491   NCollection_Vector<TopoDS_Face>::Iterator aFaceIt(myFaces);
 492   for (; aFaceIt.More(); aFaceIt.Next())
 493     commitEdges(aFaceIt.Value());
 494
 495   discretizeFreeEdges();
 496 }
 497
 498 //=======================================================================
 499 //function : commitEdges
 500 //purpose  :
 501 //=======================================================================
 502 void BRepMesh_IncrementalMesh::commitEdges(const TopoDS_Face& theFace)
 503 {
 504   TopoDS_Face aFace = theFace;
 505   aFace.Orientation(TopAbs_FORWARD);
 506
 507   Handle(BRepMesh_FaceAttribute) aFaceAttribute;
 508   if (!myMesh->GetFaceAttribute(aFace, aFaceAttribute))
 509     return;
 510
 511   if (!aFaceAttribute->IsValid())
 512   {
 513     myStatus |= aFaceAttribute->GetStatus();
 514     return;
 515   }
 516
 517   TopLoc_Location aLoc;
 518   Handle(Poly_Triangulation) aTriangulation = BRep_Tool::Triangulation(aFace, aLoc);
 519
 520   if (aTriangulation.IsNull())
 521     return;
 522
 523   try
 524   {
 525     OCC_CATCH_SIGNALS
 526
 527     // Store discretization of edges
 528     BRepMesh::HDMapOfShapePairOfPolygon& aInternalEdges = aFaceAttribute->ChangeInternalEdges();
 529     BRepMesh::DMapOfShapePairOfPolygon::Iterator aEdgeIt(*aInternalEdges);
 530     for (; aEdgeIt.More(); aEdgeIt.Next())
 531     {
 532       const TopoDS_Edge& aEdge = TopoDS::Edge(aEdgeIt.Key());
 533       const BRepMesh_PairOfPolygon& aPolyPair = aEdgeIt.Value();
 534       const Handle(Poly_PolygonOnTriangulation)& aPolygon1 = aPolyPair.First();
 535       const Handle(Poly_PolygonOnTriangulation)& aPolygon2 = aPolyPair.Last();
 536
 537       if (aPolygon1 == aPolygon2)
 538         BRepMesh_ShapeTool::UpdateEdge(aEdge, aPolygon1, aTriangulation, aLoc);
 539       else
 540         BRepMesh_ShapeTool::UpdateEdge(aEdge, aPolygon1, aPolygon2, aTriangulation, aLoc);
 541     }
 542   }
 543   catch (Standard_Failure)
 544   {
 545     myStatus |= BRepMesh_Failure;
 546   }
 547 }
 548
 549 //=======================================================================
 550 //function : Discret
 551 //purpose  :
 552 //=======================================================================
 553 Standard_Integer BRepMesh_IncrementalMesh::Discret(
 554   const TopoDS_Shape&    theShape,
 555   const Standard_Real    theDeflection,
 556   const Standard_Real    theAngle,
 557   BRepMesh_DiscretRoot* &theAlgo)
 558 {
 559   BRepMesh_IncrementalMesh* anAlgo = new BRepMesh_IncrementalMesh();
 560   anAlgo->ChangeParameters().Deflection = theDeflection;
 561   anAlgo->ChangeParameters().Angle = theAngle;
 562   anAlgo->ChangeParameters().InParallel = IS_IN_PARALLEL;
 563   anAlgo->SetShape     (theShape);
 564   theAlgo = anAlgo;
 565   return 0; // no error
 566 }
 567
 568 //=======================================================================
 569 //function : IsParallelDefault
 570 //purpose  :
 571 //=======================================================================
 572 Standard_Boolean BRepMesh_IncrementalMesh::IsParallelDefault()
 573 {
 574   return IS_IN_PARALLEL;
 575 }
 576
 577 //=======================================================================
 578 //function : Discret
 579 //purpose  :
 580 //=======================================================================
 581 void BRepMesh_IncrementalMesh::SetParallelDefault(
 582   const Standard_Boolean theInParallel)
 583 {
 584   IS_IN_PARALLEL = theInParallel;
 585 }
 586
 587 //! Export Mesh Plugin entry function
 588 DISCRETPLUGIN(BRepMesh_IncrementalMesh)