src/Extrema/Extrema_GenExtSS.cxx

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  16
  17
  18 #include <Adaptor3d_Surface.hxx>
  19 #include <Extrema_GenExtSS.hxx>
  20 #include <Extrema_POnSurf.hxx>
  21 #include <math_BFGS.hxx>
  22 #include <math_FunctionSetRoot.hxx>
  23 #include <math_MultipleVarFunctionWithGradient.hxx>
  24 #include <math_Vector.hxx>
  25 #include <Standard_OutOfRange.hxx>
  26 #include <Standard_TypeMismatch.hxx>
  27 #include <StdFail_NotDone.hxx>
  28
  29 //! This class represents distance objective function for surface / surface.
  30 class Extrema_FuncDistSS  : public math_MultipleVarFunctionWithGradient
  31 {
  32 public:
  33     DEFINE_STANDARD_ALLOC
  34
  35     Standard_EXPORT Extrema_FuncDistSS(const Adaptor3d_Surface& S1,
  36                                        const Adaptor3d_Surface& S2)
  37     : myS1(&S1),
  38       myS2(&S2)
  39     {
  40     }
  41
  42   Standard_EXPORT Standard_Integer NbVariables() const
  43   {
  44     return 4;
  45   }
  46
  47   Standard_EXPORT virtual Standard_Boolean Value(const math_Vector& X,Standard_Real& F)
  48   {
  49     F = myS1->Value(X(1), X(2)).SquareDistance(myS2->Value(X(3), X(4)));
  50     return true;
  51   }
  52
  53   Standard_EXPORT Standard_Boolean Gradient(const math_Vector& X,math_Vector& G)
  54   {
  55     gp_Pnt P1, P2;
  56     gp_Vec Du1s1, Dv1s1;
  57     gp_Vec Du2s2, Dv2s2;
  58     myS1->D1(X(1),X(2),P1,Du1s1,Dv1s1);
  59     myS2->D1(X(3),X(4),P2,Du2s2,Dv2s2);
  60
  61     gp_Vec P1P2 (P2,P1);
  62
  63     G(1) = P1P2.Dot(Du1s1);
  64     G(2) = P1P2.Dot(Dv1s1);
  65     G(3) = -P1P2.Dot(Du2s2);
  66     G(4) = -P1P2.Dot(Dv2s2);
  67
  68     return true;
  69   }
  70
  71   Standard_EXPORT virtual  Standard_Boolean Values(const math_Vector& X,Standard_Real& F,math_Vector& G)
  72   {
  73     F = myS1->Value(X(1), X(2)).SquareDistance(myS2->Value(X(3), X(4)));
  74
  75     gp_Pnt P1, P2;
  76     gp_Vec Du1s1, Dv1s1;
  77     gp_Vec Du2s2, Dv2s2;
  78     myS1->D1(X(1),X(2),P1,Du1s1,Dv1s1);
  79     myS2->D1(X(3),X(4),P2,Du2s2,Dv2s2);
  80
  81     gp_Vec P1P2 (P2,P1);
  82
  83     G(1) = P1P2.Dot(Du1s1);
  84     G(2) = P1P2.Dot(Dv1s1);
  85     G(3) = -P1P2.Dot(Du2s2);
  86     G(4) = -P1P2.Dot(Dv2s2);
  87
  88     return true;
  89   }
  90
  91 protected:
  92
  93 private:
  94
  95   const Adaptor3d_Surface *myS1;
  96   const Adaptor3d_Surface *myS2;
  97 };
  98
  99 //=======================================================================
 100 //function : Extrema_GenExtSS
 101 //purpose  :
 102 //=======================================================================
 103 Extrema_GenExtSS::Extrema_GenExtSS()
 104 : myu1min(0.0),
 105   myu1sup(0.0),
 106   myv1min(0.0),
 107   myv1sup(0.0),
 108   myu2min(0.0),
 109   myu2sup(0.0),
 110   myv2min(0.0),
 111   myv2sup(0.0),
 112   myusample(0),
 113   myvsample(0),
 114   mytol1(0.0),
 115   mytol2(0.0),
 116   myS2(NULL)
 117 {
 118   myDone = Standard_False;
 119   myInit = Standard_False;
 120 }
 121
 122 //=======================================================================
 123 //function : Extrema_GenExtSS
 124 //purpose  :
 125 //=======================================================================
 126
 127 Extrema_GenExtSS::Extrema_GenExtSS(const Adaptor3d_Surface& S1,
 128                                    const Adaptor3d_Surface& S2,
 129                                    const Standard_Integer NbU,
 130                                    const Standard_Integer NbV,
 131                                    const Standard_Real    Tol1,
 132                                    const Standard_Real    Tol2) : myF(S1,S2)
 133 {
 134   Initialize(S2, NbU, NbV, Tol2);
 135   Perform(S1, Tol1);
 136 }
 137
 138 //=======================================================================
 139 //function : Extrema_GenExtSS
 140 //purpose  :
 141 //=======================================================================
 142
 143 Extrema_GenExtSS::Extrema_GenExtSS(const Adaptor3d_Surface& S1,
 144                                    const Adaptor3d_Surface& S2,
 145                                    const Standard_Integer NbU,
 146                                    const Standard_Integer NbV,
 147                                    const Standard_Real U1min,
 148                                    const Standard_Real U1sup,
 149                                    const Standard_Real V1min,
 150                                    const Standard_Real V1sup,
 151                                    const Standard_Real U2min,
 152                                    const Standard_Real U2sup,
 153                                    const Standard_Real V2min,
 154                                    const Standard_Real V2sup,
 155                                    const Standard_Real Tol1,
 156                                    const Standard_Real Tol2): myF(S1, S2)
 157 {
 158   Initialize(S2, NbU, NbV, U2min,U2sup,V2min,V2sup,Tol2);
 159   Perform(S1, U1min,U1sup,V1min,V1sup,Tol1);
 160 }
 161
 162 //=======================================================================
 163 //function : Initialize
 164 //purpose  :
 165 //=======================================================================
 166
 167 void Extrema_GenExtSS::Initialize(const Adaptor3d_Surface& S2,
 168                                   const Standard_Integer NbU,
 169                                   const Standard_Integer NbV,
 170                                   const Standard_Real Tol2)
 171 {
 172   myu2min = S2.FirstUParameter();
 173   myu2sup = S2.LastUParameter();
 174   myv2min = S2.FirstVParameter();
 175   myv2sup = S2.LastVParameter();
 176   Initialize(S2,NbU,NbV,myu2min,myu2sup,myv2min,myv2sup,Tol2);
 177 }
 178
 179 //=======================================================================
 180 //function : Initialize
 181 //purpose  :
 182 //=======================================================================
 183
 184 void Extrema_GenExtSS::Initialize(const Adaptor3d_Surface& S2,
 185                                   const Standard_Integer NbU,
 186                                   const Standard_Integer NbV,
 187                                   const Standard_Real U2min,
 188                                   const Standard_Real U2sup,
 189                                   const Standard_Real V2min,
 190                                   const Standard_Real V2sup,
 191                                   const Standard_Real Tol2)
 192 {
 193   myS2 = &S2;
 194   mypoints1 = new TColgp_HArray2OfPnt(0,NbU+1,0,NbV+1);
 195   mypoints2 = new TColgp_HArray2OfPnt(0,NbU+1,0,NbV+1);
 196   myusample = NbU;
 197   myvsample = NbV;
 198   myu2min = U2min;
 199   myu2sup = U2sup;
 200   myv2min = V2min;
 201   myv2sup = V2sup;
 202   mytol2 = Tol2;
 203
 204 // Parametrage de l echantillon sur S2
 205
 206   Standard_Real PasU = myu2sup - myu2min;
 207   Standard_Real PasV = myv2sup - myv2min;
 208   Standard_Real U0 = PasU / myusample / 100.;
 209   Standard_Real V0 = PasV / myvsample / 100.;
 210   gp_Pnt P1;
 211   PasU = (PasU - U0) / (myusample - 1);
 212   PasV = (PasV - V0) / (myvsample - 1);
 213   U0 = myu2min + U0/2.;
 214   V0 = myv2min + V0/2.;
 215
 216 // Calcul des distances
 217
 218   Standard_Integer NoU, NoV;
 219   Standard_Real U, V;
 220   for ( NoU = 1, U = U0; NoU <= myusample; NoU++, U += PasU) {
 221     for ( NoV = 1, V = V0; NoV <= myvsample; NoV++, V += PasV) {
 222       P1 = myS2->Value(U, V);
 223       mypoints2->SetValue(NoU,NoV,P1);
 224     }
 225   }
 226 }
 227
 228 //=======================================================================
 229 //function : Perform
 230 //purpose  :
 231 //=======================================================================
 232
 233 void Extrema_GenExtSS::Perform(const Adaptor3d_Surface& S1,
 234                                const Standard_Real    Tol1)
 235 {
 236   myu1min = S1.FirstUParameter();
 237   myu1sup = S1.LastUParameter();
 238   myv1min = S1.FirstVParameter();
 239   myv1sup = S1.LastVParameter();
 240   Perform(S1, myu1min, myu1sup,myv1min,myv1sup,Tol1);
 241 }
 242
 243 //=======================================================================
 244 //function : Perform
 245 //purpose  :
 246 //=======================================================================
 247
 248 void Extrema_GenExtSS::Perform(const Adaptor3d_Surface& S1,
 249                                const Standard_Real U1min,
 250                                const Standard_Real U1sup,
 251                                const Standard_Real V1min,
 252                                const Standard_Real V1sup,
 253                                const Standard_Real Tol1)
 254 {
 255   myF.Initialize(S1,*myS2);
 256   myu1min = U1min;
 257   myu1sup = U1sup;
 258   myv1min = V1min;
 259   myv1sup = V1sup;
 260   mytol1 = Tol1;
 261
 262   Standard_Real U1, V1, U2, V2;
 263   Standard_Integer NoU1, NoV1, NoU2, NoV2;
 264   gp_Pnt P1, P2;
 265
 266 // Parametrage de l echantillon sur S1
 267
 268   Standard_Real PasU1 = myu1sup - myu1min;
 269   Standard_Real PasV1 = myv1sup - myv1min;
 270   Standard_Real U10 = PasU1 / myusample / 100.;
 271   Standard_Real V10 = PasV1 / myvsample / 100.;
 272   PasU1 = (PasU1 - U10) / (myusample - 1);
 273   PasV1 = (PasV1 - V10) / (myvsample - 1);
 274   U10 = myu1min + U10/2.;
 275   V10 = myv1min + V10/2.;
 276
 277   Standard_Real PasU2 = myu2sup - myu2min;
 278   Standard_Real PasV2 = myv2sup - myv2min;
 279   Standard_Real U20 = PasU2 / myusample / 100.;
 280   Standard_Real V20 = PasV2 / myvsample / 100.;
 281   PasU2 = (PasU2 - U20) / (myusample - 1);
 282   PasV2 = (PasV2 - V20) / (myvsample - 1);
 283   U20 = myu2min + U20/2.;
 284   V20 = myv2min + V20/2.;
 285
 286 // Calcul des distances
 287
 288   for ( NoU1 = 1, U1 = U10; NoU1 <= myusample; NoU1++, U1 += PasU1) {
 289     for ( NoV1 = 1, V1 = V10; NoV1 <= myvsample; NoV1++, V1 += PasV1) {
 290       P1 = S1.Value(U1, V1);
 291       mypoints1->SetValue(NoU1,NoV1,P1);
 292     }
 293   }
 294
 295 /*
 296 b- Calcul des minima:
 297    -----------------
 298    b.a) Initialisations:
 299 */
 300
 301   math_Vector Tol(1, 4);
 302   Tol(1) = mytol1;
 303   Tol(2) = mytol1;
 304   Tol(3) = mytol2;
 305   Tol(4) = mytol2;
 306   math_Vector UV(1,4), UVinf(1,4), UVsup(1,4);
 307   UVinf(1) = myu1min;
 308   UVinf(2) = myv1min;
 309   UVinf(3) = myu2min;
 310   UVinf(4) = myv2min;
 311   UVsup(1) = myu1sup;
 312   UVsup(2) = myv1sup;
 313   UVsup(3) = myu2sup;
 314   UVsup(4) = myv2sup;
 315
 316
 317   Standard_Real distmin = RealLast(), distmax = 0.0, TheDist;
 318
 319   Standard_Integer N1Umin=0,N1Vmin=0,N2Umin=0,N2Vmin=0;
 320   gp_Pnt PP1min, PP2min;
 321   Standard_Integer N1Umax=0,N1Vmax=0,N2Umax=0,N2Vmax=0;
 322   gp_Pnt PP1max, PP2max;
 323
 324   for ( NoU1 = 1, U1 = U10; NoU1 <= myusample; NoU1++, U1 += PasU1) {
 325     for ( NoV1 = 1, V1 = V10; NoV1 <= myvsample; NoV1++, V1 += PasV1) {
 326       P1 = mypoints1->Value(NoU1, NoV1);
 327       for ( NoU2 = 1, U2 = U20; NoU2 <= myusample; NoU2++, U2 += PasU2) {
 328         for ( NoV2 = 1, V2 = V20; NoV2 <= myvsample; NoV2++, V2 += PasV2) {
 329           P2 = mypoints2->Value(NoU2, NoV2);
 330           TheDist = P1.SquareDistance(P2);
 331           if (TheDist < distmin) {
 332             distmin = TheDist;
 333             N1Umin = NoU1;
 334             N1Vmin = NoV1;
 335             N2Umin = NoU2;
 336             N2Vmin = NoV2;
 337             PP1min = P1;
 338             PP2min = P2;
 339           }
 340           if (TheDist > distmax) {
 341             distmax = TheDist;
 342             N1Umax = NoU1;
 343             N1Vmax = NoV1;
 344             N2Umax = NoU2;
 345             N2Vmax = NoV2;
 346             PP1max = P1;
 347             PP2max = P2;
 348           }
 349         }
 350       }
 351     }
 352   }
 353
 354   UV(1) = U10 + (N1Umin - 1) * PasU1;
 355   UV(2) = V10 + (N1Vmin - 1) * PasV1;
 356   UV(3) = U20 + (N2Umin - 1) * PasU2;
 357   UV(4) = V20 + (N2Vmin - 1) * PasV2;
 358
 359   Extrema_FuncDistSS aGFSS(S1, *myS2);
 360   math_BFGS aBFGSSolver(4);
 361   aBFGSSolver.Perform(aGFSS, UV);
 362   if (aBFGSSolver.IsDone())
 363   {
 364     aBFGSSolver.Location(UV);
 365
 366     //  Store result in myF.
 367     myF.Value(UV , UV);
 368     myF.GetStateNumber();
 369   }
 370   else
 371   {
 372     // If optimum is not computed successfully then compute by old approach.
 373
 374     // Restore initial point.
 375     UV(1) = U10 + (N1Umin - 1) * PasU1;
 376     UV(2) = V10 + (N1Vmin - 1) * PasV1;
 377     UV(3) = U20 + (N2Umin - 1) * PasU2;
 378     UV(4) = V20 + (N2Vmin - 1) * PasV2;
 379
 380     math_FunctionSetRoot SR1(myF, Tol);
 381     SR1.Perform(myF, UV, UVinf, UVsup);
 382   }
 383
 384   //math_FunctionSetRoot SR1(myF, Tol);
 385   //SR1.Perform(myF, UV, UVinf, UVsup);
 386
 387   UV(1) = U10 + (N1Umax - 1) * PasU1;
 388   UV(2) = V10 + (N1Vmax - 1) * PasV1;
 389   UV(3) = U20 + (N2Umax - 1) * PasU2;
 390   UV(4) = V20 + (N2Vmax - 1) * PasV2;
 391
 392   // It is impossible to compute max distance in the same manner,
 393   // since for the distance functional for max have bad definition.
 394   // So, for max computation old approach is used.
 395   math_FunctionSetRoot SR2(myF, Tol);
 396   SR2.Perform(myF, UV, UVinf, UVsup);
 397
 398   myDone = Standard_True;
 399 }
 400
 401 //=======================================================================
 402 //function : IsDone
 403 //purpose  :
 404 //=======================================================================
 405
 406 Standard_Boolean Extrema_GenExtSS::IsDone() const
 407 {
 408   return myDone;
 409 }
 410
 411 //=======================================================================
 412 //function : NbExt
 413 //purpose  :
 414 //=======================================================================
 415
 416 Standard_Integer Extrema_GenExtSS::NbExt() const
 417 {
 418   if (!IsDone()) { throw StdFail_NotDone(); }
 419   return myF.NbExt();
 420
 421 }
 422
 423 //=======================================================================
 424 //function : SquareDistance
 425 //purpose  :
 426 //=======================================================================
 427
 428 Standard_Real Extrema_GenExtSS::SquareDistance(const Standard_Integer N) const
 429 {
 430   if (N < 1 || N > NbExt())
 431   {
 432     throw Standard_OutOfRange();
 433   }
 434
 435   return myF.SquareDistance(N);
 436 }
 437
 438 //=======================================================================
 439 //function : PointOnS1
 440 //purpose  :
 441 //=======================================================================
 442
 443 const Extrema_POnSurf& Extrema_GenExtSS::PointOnS1(const Standard_Integer N) const
 444 {
 445   if (N < 1 || N > NbExt())
 446   {
 447     throw Standard_OutOfRange();
 448   }
 449
 450   return myF.PointOnS1(N);
 451 }
 452
 453 //=======================================================================
 454 //function : PointOnS2
 455 //purpose  :
 456 //=======================================================================
 457
 458 const Extrema_POnSurf& Extrema_GenExtSS::PointOnS2(const Standard_Integer N) const
 459 {
 460   if (N < 1 || N > NbExt())
 461   {
 462     throw Standard_OutOfRange();
 463   }
 464
 465   return myF.PointOnS2(N);
 466 }