src/BRepMesh/BRepMesh_IncrementalMesh.cxx

   1 // Created on: 1995-06-20
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  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 <Precision.hxx>
  20 #include <Standard_ErrorHandler.hxx>
  21
  22 #include <BRepMesh_FaceChecker.hxx>
  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 #ifdef HAVE_TBB
  57   // paralleling using Intel TBB
  58   #include <tbb/parallel_for_each.h>
  59 #endif
  60
  61 namespace
  62 {
  63   //! Default flag to control parallelization for BRepMesh_IncrementalMesh
  64   //! tool returned for Mesh Factory
  65   static Standard_Boolean IS_IN_PARALLEL = Standard_False;
  66 };
  67
  68 IMPLEMENT_STANDARD_HANDLE (BRepMesh_IncrementalMesh, BRepMesh_DiscretRoot)
  69 IMPLEMENT_STANDARD_RTTIEXT(BRepMesh_IncrementalMesh, BRepMesh_DiscretRoot)
  70
  71 //=======================================================================
  72 //function : Default constructor
  73 //purpose  :
  74 //=======================================================================
  75 BRepMesh_IncrementalMesh::BRepMesh_IncrementalMesh()
  76 : myRelative (Standard_False),
  77   myInParallel (Standard_False)
  78 {
  79 }
  80
  81 //=======================================================================
  82 //function : Constructor
  83 //purpose  :
  84 //=======================================================================
  85 BRepMesh_IncrementalMesh::BRepMesh_IncrementalMesh(
  86   const TopoDS_Shape&    theShape,
  87   const Standard_Real    theLinDeflection,
  88   const Standard_Boolean isRelative,
  89   const Standard_Real    theAngDeflection,
  90   const Standard_Boolean isInParallel)
  91   : myRelative  (isRelative),
  92     myInParallel(isInParallel)
  93 {
  94   myDeflection  = theLinDeflection;
  95   myAngle       = theAngDeflection;
  96   myShape       = theShape;
  97
  98   Perform();
  99 }
 100
 101 //=======================================================================
 102 //function : Destructor
 103 //purpose  :
 104 //=======================================================================
 105 BRepMesh_IncrementalMesh::~BRepMesh_IncrementalMesh()
 106 {
 107 }
 108
 109 //=======================================================================
 110 //function : init
 111 //purpose  :
 112 //=======================================================================
 113 void BRepMesh_IncrementalMesh::init()
 114 {
 115   myStatus   = 0;
 116   myModified = Standard_False;
 117
 118   myEdgeDeflection.Clear();
 119   myFaces.clear();
 120
 121   setDone();
 122
 123   if (!isCorrectPolyData())
 124     BRepTools::Clean(myShape);
 125
 126   Bnd_Box aBox;
 127   BRepBndLib::Add(myShape, aBox, Standard_False);
 128
 129   if (aBox.IsVoid())
 130   {
 131     // Nothing to mesh.
 132     myMesh.Nullify();
 133     return;
 134   }
 135
 136   BRepMesh_ShapeTool::BoxMaxDimension(aBox, myMaxShapeSize);
 137
 138   myMesh = new BRepMesh_FastDiscret(myDeflection, myAngle, aBox,
 139     Standard_True, Standard_True, myRelative, Standard_True, myInParallel);
 140
 141   myMesh->InitSharedFaces(myShape);
 142 }
 143
 144 //=======================================================================
 145 //function : isCorrectPolyData
 146 //purpose  :
 147 //=======================================================================
 148 Standard_Boolean BRepMesh_IncrementalMesh::isCorrectPolyData()
 149 {
 150   collectFaces();
 151
 152   BRepMesh_FaceChecker aFaceChecker(myInParallel);
 153
 154 #ifdef HAVE_TBB
 155   if (myInParallel)
 156   {
 157     // check faces in parallel threads using TBB
 158     tbb::parallel_for_each(myFaces.begin(), myFaces.end(), aFaceChecker);
 159   }
 160   else
 161   {
 162 #endif
 163     std::vector<TopoDS_Face>::iterator aFaceIt = myFaces.begin();
 164     for (; aFaceIt != myFaces.end(); aFaceIt++)
 165       aFaceChecker(*aFaceIt);
 166 #ifdef HAVE_TBB
 167   }
 168 #endif
 169
 170   return aFaceChecker.IsValid();
 171 }
 172
 173 //=======================================================================
 174 //function : collectFaces
 175 //purpose  :
 176 //=======================================================================
 177 void BRepMesh_IncrementalMesh::collectFaces()
 178 {
 179   TopTools_ListOfShape aFaceList;
 180   BRepLib::ReverseSortFaces(myShape, aFaceList);
 181   TopTools_MapOfShape aFaceMap;
 182   myFaces.reserve(aFaceList.Extent());
 183
 184   // make array of faces suitable for processing (excluding faces without surface)
 185   TopLoc_Location aDummyLoc;
 186   const TopLoc_Location aEmptyLoc;
 187   TopTools_ListIteratorOfListOfShape aFaceIter(aFaceList);
 188   for (; aFaceIter.More(); aFaceIter.Next())
 189   {
 190     TopoDS_Shape aFaceNoLoc = aFaceIter.Value();
 191     aFaceNoLoc.Location(aEmptyLoc);
 192     if (!aFaceMap.Add (aFaceNoLoc))
 193       continue; // already processed
 194
 195     TopoDS_Face aFace = TopoDS::Face(aFaceIter.Value());
 196     const Handle(Geom_Surface)& aSurf = BRep_Tool::Surface(aFace, aDummyLoc);
 197     if (aSurf.IsNull())
 198       continue;
 199
 200     myFaces.push_back(aFace);
 201   }
 202 }
 203
 204 //=======================================================================
 205 //function : Perform
 206 //purpose  :
 207 //=======================================================================
 208 void BRepMesh_IncrementalMesh::Perform()
 209 {
 210   init();
 211
 212   if (myMesh.IsNull())
 213     return;
 214
 215   update();
 216 }
 217
 218 //=======================================================================
 219 //function : update()
 220 //purpose  :
 221 //=======================================================================
 222 void BRepMesh_IncrementalMesh::update()
 223 {
 224   // Update edges data
 225   TopExp_Explorer aExplorer(myShape, TopAbs_EDGE);
 226   for (; aExplorer.More(); aExplorer.Next())
 227   {
 228     const TopoDS_Edge& aEdge = TopoDS::Edge(aExplorer.Current());
 229     if(!BRep_Tool::IsGeometric(aEdge))
 230       continue;
 231
 232     update(aEdge);
 233   }
 234
 235   // Update faces data
 236   std::vector<TopoDS_Face>::iterator aFaceIt(myFaces.begin());
 237   for (; aFaceIt != myFaces.end(); aFaceIt++)
 238     update(*aFaceIt);
 239
 240   // Mesh faces
 241 #ifdef HAVE_TBB
 242   if (myInParallel)
 243   {
 244     tbb::parallel_for_each(myFaces.begin(), myFaces.end(), *myMesh);
 245   }
 246   else
 247   {
 248 #endif
 249     for (aFaceIt = myFaces.begin(); aFaceIt != myFaces.end(); aFaceIt++)
 250       myMesh->Process(*aFaceIt);
 251 #ifdef HAVE_TBB
 252   }
 253 #endif
 254
 255   commit();
 256 }
 257
 258 //=======================================================================
 259 //function : discretizeFreeEdges
 260 //purpose  :
 261 //=======================================================================
 262 void BRepMesh_IncrementalMesh::discretizeFreeEdges()
 263 {
 264   TopExp_Explorer aExplorer(myShape ,TopAbs_EDGE, TopAbs_FACE);
 265   for (; aExplorer.More(); aExplorer.Next())
 266   {
 267     const TopoDS_Edge& aEdge = TopoDS::Edge(aExplorer.Current());
 268     if(!BRep_Tool::IsGeometric(aEdge))
 269       continue;
 270
 271     TopLoc_Location aLoc;
 272     Standard_Real aEdgeDeflection  = edgeDeflection(aEdge);
 273     Handle(Poly_Polygon3D) aPoly3D = BRep_Tool::Polygon3D(aEdge, aLoc);
 274     if (!aPoly3D.IsNull() && aPoly3D->Deflection() < 1.1 * aEdgeDeflection)
 275       continue;
 276
 277     BRepAdaptor_Curve aCurve(aEdge);
 278     GCPnts_TangentialDeflection aDiscret(aCurve, aCurve.FirstParameter(),
 279       aCurve.LastParameter(), myAngle, aEdgeDeflection, 2);
 280
 281     Standard_Integer aNodesNb = aDiscret.NbPoints();
 282     TColgp_Array1OfPnt   aNodes  (1, aNodesNb);
 283     TColStd_Array1OfReal aUVNodes(1, aNodesNb);
 284     for (Standard_Integer i = 1; i <= aNodesNb; ++i)
 285     {
 286       aNodes  (i) = aDiscret.Value(i);
 287       aUVNodes(i) = aDiscret.Parameter(i);
 288     }
 289
 290     aPoly3D = new Poly_Polygon3D(aNodes, aUVNodes);
 291     aPoly3D->Deflection(myDeflection);
 292
 293     BRep_Builder aBuilder;
 294     aBuilder.UpdateEdge(aEdge, aPoly3D);
 295   }
 296 }
 297
 298 //=======================================================================
 299 //function : edgeDeflection
 300 //purpose  :
 301 //=======================================================================
 302 Standard_Real BRepMesh_IncrementalMesh::edgeDeflection(
 303   const TopoDS_Edge& theEdge)
 304 {
 305   if (myEdgeDeflection.IsBound(theEdge))
 306     return myEdgeDeflection(theEdge);
 307
 308   Standard_Real aEdgeDeflection;
 309   if (myRelative)
 310   {
 311     Standard_Real aScale;
 312     aEdgeDeflection = BRepMesh_ShapeTool::RelativeEdgeDeflection(theEdge,
 313       myDeflection, myMaxShapeSize, aScale);
 314   }
 315   else
 316     aEdgeDeflection = myDeflection;
 317
 318   myEdgeDeflection.Bind(theEdge, aEdgeDeflection);
 319   return aEdgeDeflection;
 320 }
 321
 322 //=======================================================================
 323 //function : faceDeflection
 324 //purpose  :
 325 //=======================================================================
 326 Standard_Real BRepMesh_IncrementalMesh::faceDeflection(
 327   const TopoDS_Face& theFace)
 328 {
 329   if (!myRelative)
 330     return myDeflection;
 331
 332   Standard_Integer aEdgesNb        = 0;
 333   Standard_Real    aFaceDeflection = 0.;
 334
 335   TopExp_Explorer aEdgeIt(theFace, TopAbs_EDGE);
 336   for (; aEdgeIt.More(); aEdgeIt.Next(), ++aEdgesNb)
 337   {
 338     const TopoDS_Edge& aEdge = TopoDS::Edge(aEdgeIt.Current());
 339     aFaceDeflection += edgeDeflection(aEdge);
 340   }
 341
 342   return (aEdgesNb == 0) ? myDeflection : (aFaceDeflection / aEdgesNb);
 343 }
 344
 345 //=======================================================================
 346 //function : update(edge)
 347 //purpose  :
 348 //=======================================================================
 349 void BRepMesh_IncrementalMesh::update(const TopoDS_Edge& theEdge)
 350 {
 351   Standard_Integer aPolyIndex   = 1;
 352   Standard_Real aEdgeDeflection = edgeDeflection(theEdge);
 353   Handle(Poly_PolygonOnTriangulation) aPolygon;
 354   do
 355   {
 356     TopLoc_Location aLoc;
 357     Handle(Poly_Triangulation) aTriangulation;
 358     BRep_Tool::PolygonOnTriangulation(theEdge, aPolygon,
 359       aTriangulation, aLoc, aPolyIndex++);
 360
 361     if (!aTriangulation.IsNull() && !aPolygon.IsNull())
 362     {
 363       if (aPolygon->Deflection() < 1.1 * aEdgeDeflection &&
 364           aPolygon->HasParameters())
 365       {
 366         continue;
 367       }
 368
 369       myModified = Standard_True;
 370       BRepMesh_ShapeTool::NullifyEdge(theEdge, aTriangulation, aLoc);
 371     }
 372
 373     if (!myEmptyEdges.IsBound(theEdge))
 374       myEmptyEdges.Bind(theEdge, BRepMesh::MapOfTriangulation());
 375
 376     if (!aTriangulation.IsNull())
 377       myEmptyEdges(theEdge).Add(aTriangulation);
 378   }
 379   while (!aPolygon.IsNull());
 380 }
 381
 382 //=======================================================================
 383 //function : isToBeMeshed
 384 //purpose  :
 385 //=======================================================================
 386 Standard_Boolean BRepMesh_IncrementalMesh::toBeMeshed(
 387   const TopoDS_Face&     theFace,
 388   const Standard_Boolean isWithCheck)
 389 {
 390   TopLoc_Location aLoc;
 391   Handle(Poly_Triangulation) aTriangulation =
 392     BRep_Tool::Triangulation(theFace, aLoc);
 393
 394   if (aTriangulation.IsNull())
 395     return Standard_True;
 396
 397   if (isWithCheck)
 398   {
 399     Standard_Real aFaceDeflection = faceDeflection(theFace);
 400     if (aTriangulation->Deflection() < 1.1 * aFaceDeflection)
 401     {
 402       Standard_Boolean isEdgesConsistent = Standard_True;
 403       TopExp_Explorer aEdgeIt(theFace, TopAbs_EDGE);
 404       for (; aEdgeIt.More() && isEdgesConsistent; aEdgeIt.Next())
 405       {
 406         const TopoDS_Edge& aEdge = TopoDS::Edge(aEdgeIt.Current());
 407         if (!myEmptyEdges.IsBound(aEdge))
 408           continue;
 409
 410         BRepMesh::MapOfTriangulation& aTriMap = myEmptyEdges(aEdge);
 411         isEdgesConsistent &= !aTriMap.IsEmpty() && !aTriMap.Contains(aTriangulation);
 412       }
 413
 414       if (isEdgesConsistent)
 415         return Standard_False;
 416     }
 417   }
 418
 419   // Nullify edges
 420   TopExp_Explorer aEdgeIt(theFace, TopAbs_EDGE);
 421   for (; aEdgeIt.More(); aEdgeIt.Next())
 422   {
 423     const TopoDS_Edge& aEdge = TopoDS::Edge(aEdgeIt.Current());
 424     BRepMesh_ShapeTool::NullifyEdge(aEdge, aTriangulation, aLoc);
 425   }
 426
 427   BRepMesh_ShapeTool::NullifyFace(theFace);
 428   return Standard_True;
 429 }
 430
 431 //=======================================================================
 432 //function : update(face)
 433 //purpose  :
 434 //=======================================================================
 435 void BRepMesh_IncrementalMesh::update(const TopoDS_Face& theFace)
 436 {
 437   if (!toBeMeshed(theFace, Standard_True))
 438     return;
 439
 440   myModified = Standard_True;
 441   Standard_Integer aStatus = myMesh->Add(theFace);
 442
 443   myStatus |= aStatus;
 444   if (aStatus != BRepMesh_ReMesh)
 445     return;
 446
 447   BRepMesh::MapOfShape aUsedFaces;
 448   aUsedFaces.Add(theFace);
 449
 450   const TopTools_IndexedDataMapOfShapeListOfShape& aMapOfSharedFaces =
 451     myMesh->SharedFaces();
 452
 453   TopExp_Explorer aEdgeIt(theFace, TopAbs_EDGE);
 454   for (; aEdgeIt.More(); aEdgeIt.Next())
 455   {
 456     const TopoDS_Edge& aEdge = TopoDS::Edge(aEdgeIt.Current());
 457     if (aMapOfSharedFaces.FindIndex(aEdge) == 0)
 458       continue;
 459
 460     const TopTools_ListOfShape& aSharedFaces = aMapOfSharedFaces.FindFromKey(aEdge);
 461     TopTools_ListIteratorOfListOfShape aSharedFaceIt(aSharedFaces);
 462     for (; aSharedFaceIt.More(); aSharedFaceIt.Next())
 463     {
 464       const TopoDS_Face& aFace = TopoDS::Face(aSharedFaceIt.Value());
 465       if (aUsedFaces.Contains(aFace))
 466         continue;
 467
 468       aUsedFaces.Add(aFace);
 469       toBeMeshed(aFace, Standard_False);
 470
 471       myStatus |= myMesh->Add(aFace);
 472     }
 473   }
 474 }
 475
 476 //=======================================================================
 477 //function : commit
 478 //purpose  :
 479 //=======================================================================
 480 void BRepMesh_IncrementalMesh::commit()
 481 {
 482   std::vector<TopoDS_Face>::iterator aFaceIt(myFaces.begin());
 483   for (; aFaceIt != myFaces.end(); aFaceIt++)
 484     commitEdges(*aFaceIt);
 485
 486   discretizeFreeEdges();
 487 }
 488
 489 //=======================================================================
 490 //function : commitEdges
 491 //purpose  :
 492 //=======================================================================
 493 void BRepMesh_IncrementalMesh::commitEdges(const TopoDS_Face& theFace)
 494 {
 495   TopoDS_Face aFace = theFace;
 496   aFace.Orientation(TopAbs_FORWARD);
 497
 498   Handle(BRepMesh_FaceAttribute) aFaceAttribute;
 499   if (!myMesh->GetFaceAttribute(aFace, aFaceAttribute))
 500     return;
 501
 502   if (!aFaceAttribute->IsValid())
 503   {
 504     myStatus |= aFaceAttribute->GetStatus();
 505     return;
 506   }
 507
 508   TopLoc_Location            aLoc = aFace.Location();
 509   Handle(Poly_Triangulation) aTriangulation = BRep_Tool::Triangulation(aFace, aLoc);
 510
 511   if (aTriangulation.IsNull())
 512   {
 513     aFaceAttribute->Clear();
 514     return;
 515   }
 516
 517   try
 518   {
 519     OCC_CATCH_SIGNALS
 520
 521     // Store discretization of edges
 522     BRepMesh::HDMapOfShapePairOfPolygon& aInternalEdges = aFaceAttribute->ChangeInternalEdges();
 523     BRepMesh::DMapOfShapePairOfPolygon::Iterator aEdgeIt(*aInternalEdges);
 524     for (; aEdgeIt.More(); aEdgeIt.Next())
 525     {
 526       const TopoDS_Edge& aEdge = TopoDS::Edge(aEdgeIt.Key());
 527       const BRepMesh_PairOfPolygon& aPolyPair = aEdgeIt.Value();
 528       const Handle(Poly_PolygonOnTriangulation)& aPolygon1 = aPolyPair.First();
 529       const Handle(Poly_PolygonOnTriangulation)& aPolygon2 = aPolyPair.Last();
 530
 531       if (aPolygon1 == aPolygon2)
 532         BRepMesh_ShapeTool::UpdateEdge(aEdge, aPolygon1, aTriangulation, aLoc);
 533       else
 534         BRepMesh_ShapeTool::UpdateEdge(aEdge, aPolygon1, aPolygon2, aTriangulation, aLoc);
 535     }
 536
 537     aFaceAttribute->Clear();
 538   }
 539   catch (Standard_Failure)
 540   {
 541     myStatus |= BRepMesh_Failure;
 542   }
 543 }
 544
 545 //=======================================================================
 546 //function : Discret
 547 //purpose  :
 548 //=======================================================================
 549 Standard_Integer BRepMesh_IncrementalMesh::Discret(
 550   const TopoDS_Shape&    theShape,
 551   const Standard_Real    theDeflection,
 552   const Standard_Real    theAngle,
 553   BRepMesh_DiscretRoot* &theAlgo)
 554 {
 555   BRepMesh_IncrementalMesh* anAlgo = new BRepMesh_IncrementalMesh();
 556   anAlgo->SetDeflection(theDeflection);
 557   anAlgo->SetAngle     (theAngle);
 558   anAlgo->SetShape     (theShape);
 559   anAlgo->SetParallel  (IS_IN_PARALLEL);
 560   theAlgo = anAlgo;
 561   return 0; // no error
 562 }
 563
 564 //=======================================================================
 565 //function : IsParallelDefault
 566 //purpose  :
 567 //=======================================================================
 568 Standard_Boolean BRepMesh_IncrementalMesh::IsParallelDefault()
 569 {
 570 #ifdef HAVE_TBB
 571   return IS_IN_PARALLEL;
 572 #else
 573   // no alternative parallelization yet - flag has no meaning
 574   return Standard_False;
 575 #endif
 576 }
 577
 578 //=======================================================================
 579 //function : Discret
 580 //purpose  :
 581 //=======================================================================
 582 void BRepMesh_IncrementalMesh::SetParallelDefault(
 583   const Standard_Boolean theInParallel)
 584 {
 585   IS_IN_PARALLEL = theInParallel;
 586 }
 587
 588 //! Export Mesh Plugin entry function
 589 DISCRETPLUGIN(BRepMesh_IncrementalMesh)