src/IVtkOCC/IVtkOCC_ShapeMesher.cxx

   1 // Created on: 2011-10-14
   2 // Created by: Roman KOZLOV
   3 // Copyright (c) 2011-2014 OPEN CASCADE SAS
   4 //
   5 // This file is part of Open CASCADE Technology software library.
   6 //
   7 // This library is free software; you can redistribute it and/or modify it under
   8 // the terms of the GNU Lesser General Public License version 2.1 as published
   9 // by the Free Software Foundation, with special exception defined in the file
  10 // OCCT_LGPL_EXCEPTION.txt. Consult the file LICENSE_LGPL_21.txt included in OCCT
  11 // distribution for complete text of the license and disclaimer of any warranty.
  12 //
  13 // Alternatively, this file may be used under the terms of Open CASCADE
  14 // commercial license or contractual agreement.
  15
  16 #include <Adaptor3d_IsoCurve.hxx>
  17 #include <Bnd_Box.hxx>
  18 #include <BRep_Tool.hxx>
  19 #include <BRepBndLib.hxx>
  20 #include <BRepMesh_DiscretFactory.hxx>
  21 #include <BRepMesh_DiscretRoot.hxx>
  22 #include <BRepTools.hxx>
  23 #include <Hatch_Hatcher.hxx>
  24 #include <GCPnts_QuasiUniformDeflection.hxx>
  25 #include <GCPnts_TangentialDeflection.hxx>
  26 #include <Geom_BezierSurface.hxx>
  27 #include <Geom_BSplineSurface.hxx>
  28 #include <Geom2dAdaptor_Curve.hxx>
  29 #include <GeomAdaptor_Curve.hxx>
  30 #include <gp_Dir2d.hxx>
  31 #include <gp_Pnt2d.hxx>
  32 #include <IVtkOCC_ShapeMesher.hxx>
  33 #include <NCollection_Array1.hxx>
  34 #include <Poly_Polygon3D.hxx>
  35 #include <Poly_PolygonOnTriangulation.hxx>
  36 #include <Poly_Triangulation.hxx>
  37 #include <Precision.hxx>
  38 #include <Prs3d.hxx>
  39 #include <Prs3d_Drawer.hxx>
  40 #include <Prs3d_IsoAspect.hxx>
  41 #include <Standard_ErrorHandler.hxx>
  42 #include <StdPrs_Isolines.hxx>
  43 #include <StdPrs_ToolTriangulatedShape.hxx>
  44 #include <TColgp_SequenceOfPnt2d.hxx>
  45 #include <TColStd_Array1OfReal.hxx>
  46 #include <TopExp.hxx>
  47 #include <TopExp_Explorer.hxx>
  48
  49 IMPLEMENT_STANDARD_RTTIEXT(IVtkOCC_ShapeMesher,IVtk_IShapeMesher)
  50
  51 // Handle implementation
  52
  53
  54 //================================================================
  55 // Function : internalBuild
  56 // Purpose  :
  57 //================================================================
  58 void IVtkOCC_ShapeMesher::internalBuild()
  59 {
  60   // TODO: do we need any protection here so as not to triangualte
  61   // the shape twice??? This can be done e.g. by checking if
  62   // triangulation exists for TopoDS_Shape..
  63   meshShape();
  64
  65   // Free vertices and free edges should always be shown.
  66   // Shared edges are needed in WF representation only.
  67   // TODO: how to filter free edges at visualization level????
  68   addFreeVertices();
  69   addEdges();
  70
  71   // Build wireframe points and cells (lines for isolines)
  72   addWireFrameFaces();
  73
  74   // Build shaded representation (based on Poly_Triangulation)
  75   addShadedFaces();
  76 }
  77
  78 //================================================================
  79 // Function : GetShapeObj
  80 // Purpose  :
  81 //================================================================
  82 const IVtkOCC_Shape::Handle IVtkOCC_ShapeMesher::GetShapeObj() const
  83 {
  84   return (IVtkOCC_Shape::Handle::DownCast(myShapeObj));
  85 }
  86
  87 //================================================================
  88 // Function : GetDeflection
  89 // Purpose  : Returns absolute deflection used by this algorithm.
  90 //================================================================
  91 Standard_Real IVtkOCC_ShapeMesher::GetDeflection() const
  92 {
  93   if (myDeflection < Precision::Confusion()) // if not yet initialized
  94   {
  95     Handle(Prs3d_Drawer) aDefDrawer = new Prs3d_Drawer();
  96     aDefDrawer->SetTypeOfDeflection (Aspect_TOD_RELATIVE);
  97     aDefDrawer->SetDeviationCoefficient (GetDeviationCoeff());
  98     myDeflection = StdPrs_ToolTriangulatedShape::GetDeflection (GetShapeObj()->GetShape(), aDefDrawer);
  99   }
 100
 101   return myDeflection;
 102 }
 103
 104 //================================================================
 105 // Function : meshShape
 106 // Purpose  :
 107 //================================================================
 108 void IVtkOCC_ShapeMesher::meshShape()
 109 {
 110   const TopoDS_Shape& anOcctShape = GetShapeObj()->GetShape();
 111   if (anOcctShape.IsNull())
 112   {
 113     return;
 114   }
 115
 116   //Clean triangulation before compute incremental mesh
 117   BRepTools::Clean (anOcctShape);
 118
 119   //Compute triangulation
 120   Standard_Real aDeflection = GetDeflection();
 121   if (aDeflection < Precision::Confusion())
 122   {
 123     return;
 124   }
 125
 126   try
 127   {
 128     OCC_CATCH_SIGNALS
 129
 130     Handle(BRepMesh_DiscretRoot) anAlgo;
 131     anAlgo = BRepMesh_DiscretFactory::Get().Discret (anOcctShape,
 132                                                      aDeflection,
 133                                                      GetDeviationAngle());
 134     if (!anAlgo.IsNull())
 135     {
 136       anAlgo->Perform();
 137     }
 138   }
 139   catch (Standard_Failure)
 140   { }
 141 }
 142
 143 //================================================================
 144 // Function : addFreeVertices
 145 // Purpose  :
 146 //================================================================
 147 void IVtkOCC_ShapeMesher::addFreeVertices()
 148 {
 149   TopTools_IndexedDataMapOfShapeListOfShape aVertexMap;
 150   TopExp::MapShapesAndAncestors (GetShapeObj()->GetShape(),
 151                                  TopAbs_VERTEX,
 152                                  TopAbs_EDGE,
 153                                  aVertexMap);
 154
 155   Standard_Integer aVertNum = aVertexMap.Extent();
 156   IVtk_MeshType aType;
 157   for (Standard_Integer anIt = 1; anIt <= aVertNum; anIt++)
 158   {
 159     if (aVertexMap.FindFromIndex(anIt).IsEmpty())
 160     {
 161       aType = MT_FreeVertex;
 162     }
 163     else
 164     {
 165       aType = MT_SharedVertex;
 166     }
 167     const TopoDS_Vertex& aVertex = TopoDS::Vertex (aVertexMap.FindKey (anIt));
 168     addVertex (aVertex, GetShapeObj()->GetSubShapeId (aVertex), aType);
 169   }
 170 }
 171
 172 //================================================================
 173 // Function : addEdges
 174 // Purpose  :
 175 //================================================================
 176 void IVtkOCC_ShapeMesher::addEdges()
 177 {
 178   TopTools_IndexedDataMapOfShapeListOfShape anEdgesMap;
 179   TopExp::MapShapesAndAncestors (GetShapeObj()->GetShape(),
 180                                  TopAbs_EDGE,
 181                                  TopAbs_FACE,
 182                                  anEdgesMap);
 183   int aNbFaces;
 184   IVtk_MeshType aType;
 185   myEdgesTypes.Clear();
 186
 187   TopTools_IndexedDataMapOfShapeListOfShape::Iterator aEdgeIt(anEdgesMap);
 188   for (; aEdgeIt.More(); aEdgeIt.Next())
 189   {
 190     const TopoDS_Edge& anOcctEdge = TopoDS::Edge (aEdgeIt.Key());
 191     const TopTools_ListOfShape& aFaceList = aEdgeIt.Value();
 192     aNbFaces = aFaceList.Extent();
 193     if (aNbFaces == 0)
 194     {
 195       aType = MT_FreeEdge;
 196     }
 197     else if (aNbFaces == 1)
 198     {
 199       aType = MT_BoundaryEdge;
 200     }
 201     else
 202     {
 203       aType = (aNbFaces >= 2) && (BRep_Tool::MaxContinuity(anOcctEdge) > GeomAbs_G2) ?
 204         MT_SeamEdge : MT_SharedEdge;
 205     }
 206     addEdge (anOcctEdge, GetShapeObj()->GetSubShapeId (anOcctEdge), aType);
 207     myEdgesTypes.Bind (anOcctEdge, aType);
 208   }
 209 }
 210
 211 //================================================================
 212 // Function : addWireFrameFaces
 213 // Purpose  :
 214 //================================================================
 215 void IVtkOCC_ShapeMesher::addWireFrameFaces()
 216 {
 217   // Check the deflection value once for all faces
 218   if (GetDeflection() < Precision::Confusion())
 219   {
 220     return;
 221   }
 222
 223   TopExp_Explorer aFaceIter (GetShapeObj()->GetShape(), TopAbs_FACE);
 224   for (; aFaceIter.More(); aFaceIter.Next())
 225   {
 226     const TopoDS_Face& anOcctFace = TopoDS::Face (aFaceIter.Current());
 227     try
 228     {
 229       OCC_CATCH_SIGNALS
 230       addWFFace (anOcctFace,
 231                  GetShapeObj()->GetSubShapeId (anOcctFace));
 232     }
 233     catch (Standard_Failure)
 234     { }
 235   }
 236 }
 237
 238 //================================================================
 239 // Function : addShadedFaces
 240 // Purpose  :
 241 //================================================================
 242 void IVtkOCC_ShapeMesher::addShadedFaces()
 243 {
 244   TopExp_Explorer aFaceIter (GetShapeObj()->GetShape(), TopAbs_FACE);
 245   for (; aFaceIter.More(); aFaceIter.Next())
 246   {
 247     const TopoDS_Face& anOcctFace = TopoDS::Face (aFaceIter.Current());
 248     addShadedFace (anOcctFace,
 249                    GetShapeObj()->GetSubShapeId (anOcctFace));
 250   }
 251 }
 252
 253 //================================================================
 254 // Function : addVertex
 255 // Purpose  :
 256 //================================================================
 257 void IVtkOCC_ShapeMesher::addVertex (const TopoDS_Vertex& theVertex,
 258                                      const IVtk_IdType    theShapeId,
 259                                      const IVtk_MeshType  theMeshType)
 260 {
 261   if (theVertex.IsNull())
 262   {
 263     return;
 264   }
 265
 266   gp_Pnt aPnt3d = BRep_Tool::Pnt (theVertex);
 267
 268   IVtk_PointId anId =
 269     myShapeData->InsertCoordinate (aPnt3d.X(), aPnt3d.Y(), aPnt3d.Z());
 270   myShapeData->InsertVertex (theShapeId, anId, theMeshType);
 271
 272 }
 273
 274 //================================================================
 275 // Function : processPolyline
 276 // Purpose  :
 277 //================================================================
 278 void IVtkOCC_ShapeMesher::processPolyline (Standard_Integer          theNbNodes,
 279                                       const TColgp_Array1OfPnt&      thePoints,
 280                                       const TColStd_Array1OfInteger& thePointIds,
 281                                       const IVtk_IdType              theOcctId,
 282                                       bool                           theNoTransform,
 283                                       gp_Trsf                        theTransformation,
 284                                       const IVtk_MeshType            theMeshType)
 285 {
 286   if (theNbNodes < 2)
 287   {
 288     return;
 289   }
 290
 291   IVtk_PointIdList aPolyPointIds;
 292
 293   IVtk_PointId anId;
 294   for (Standard_Integer aJ = 0; aJ < theNbNodes; aJ++)
 295   {
 296     Standard_Integer aPntId = thePointIds (aJ + 1);
 297     gp_Pnt point = thePoints (aPntId);
 298
 299     if (!theNoTransform)
 300     {
 301       // Apply the transformation to points
 302       point.Transform (theTransformation);
 303     }
 304
 305     anId = myShapeData->InsertCoordinate (point.X(), point.Y(), point.Z());
 306     aPolyPointIds.Append (anId);
 307   }
 308
 309   myShapeData->InsertLine (theOcctId, &aPolyPointIds, theMeshType);
 310 }
 311
 312 //================================================================
 313 // Function : addEdge
 314 // Purpose  :
 315 //================================================================
 316 void IVtkOCC_ShapeMesher::addEdge (const TopoDS_Edge&  theEdge,
 317                                    const IVtk_IdType   theShapeId,
 318                                    const IVtk_MeshType theMeshType)
 319 {
 320   if (theEdge.IsNull() || BRep_Tool::Degenerated (theEdge))
 321   {
 322     return;
 323   }
 324
 325   // Two discrete representations of an OCCT edge are possible:
 326   // 1. Polygon on trinagulation - holds Ids of points
 327   // contained in Poly_Triangulation object
 328   Handle(Poly_PolygonOnTriangulation) aPolyOnTriangulation;
 329   Handle(Poly_Triangulation) aTriangulation;
 330   TopLoc_Location aLocation;
 331   BRep_Tool::PolygonOnTriangulation (theEdge,
 332                                      aPolyOnTriangulation,
 333                                      aTriangulation,
 334                                      aLocation,
 335                                      1);
 336
 337   // 2. 3D polygon - holds 3D points
 338   Handle(Poly_Polygon3D) aPoly3d;
 339   if (aPolyOnTriangulation.IsNull())
 340   {
 341     aPoly3d = BRep_Tool::Polygon3D (theEdge, aLocation);
 342   }
 343
 344   if (aPoly3d.IsNull() && aPolyOnTriangulation.IsNull())
 345   {
 346     return;
 347   }
 348
 349   // Handle a non-identity transofmation applied to the edge
 350   gp_Trsf anEdgeTransf;
 351   bool noTransform = true;
 352   if (!aLocation.IsIdentity())
 353   {
 354     noTransform = false;
 355     anEdgeTransf = aLocation.Transformation();
 356   }
 357
 358   if (!aPoly3d.IsNull())
 359   {
 360     Standard_Integer aNbNodes = aPoly3d->NbNodes();
 361     const TColgp_Array1OfPnt& aPoints = aPoly3d->Nodes();
 362     TColStd_Array1OfInteger aPointIds (1, aNbNodes);
 363
 364     for (Standard_Integer anI = 1; anI <= aNbNodes; anI++)
 365     {
 366       aPointIds.SetValue (anI, anI);
 367     }
 368
 369     processPolyline (aNbNodes,
 370                      aPoints,
 371                      aPointIds,
 372                      theShapeId,
 373                      noTransform,
 374                      anEdgeTransf,
 375                      theMeshType);
 376   }
 377   else
 378   {
 379     Standard_Integer aNbNodes = aPolyOnTriangulation->NbNodes();
 380     const TColStd_Array1OfInteger& aPointIds = aPolyOnTriangulation->Nodes();
 381     const TColgp_Array1OfPnt& aPoints = aTriangulation->Nodes();
 382
 383     processPolyline (aNbNodes,
 384                      aPoints,
 385                      aPointIds,
 386                      theShapeId,
 387                      noTransform,
 388                      anEdgeTransf,
 389                      theMeshType);
 390   }
 391 }
 392
 393 //================================================================
 394 // Function : addWFFace
 395 // Purpose  :
 396 //================================================================
 397 void IVtkOCC_ShapeMesher::addWFFace (const TopoDS_Face& theFace,
 398                                      const IVtk_IdType  theShapeId)
 399 {
 400   if (theFace.IsNull())
 401   {
 402     return;
 403   }
 404
 405   TopoDS_Face aFaceToMesh = theFace;
 406   aFaceToMesh.Orientation (TopAbs_FORWARD);
 407
 408   // The code that builds wireframe representation for a TopoDS_Face
 409   // has been adapted from some OCCT 6.5.1 methods:
 410   // - Prs3d_WFShape::Add()
 411   // - StdPrs_WFDeflectionRestrictedFace::Add()
 412   // - StdPrs_DeflectionCurve::Add()
 413
 414   // Add face's edges here but with the face ID
 415   for (TopExp_Explorer anEdgeIter (aFaceToMesh, TopAbs_EDGE); anEdgeIter.More(); anEdgeIter.Next())
 416   {
 417     const TopoDS_Edge& anOcctEdge = TopoDS::Edge (anEdgeIter.Current());
 418     addEdge (anOcctEdge, theShapeId, myEdgesTypes (anOcctEdge));
 419   }
 420
 421   TopLoc_Location aLoc;
 422   const Handle(Geom_Surface)& aGeomSurf = BRep_Tool::Surface (aFaceToMesh, aLoc);
 423   if (aGeomSurf.IsNull())
 424   {
 425     return;
 426   }
 427
 428   const Standard_Real aDeflection = GetDeflection();
 429   Handle(Prs3d_Drawer) aDrawer = new Prs3d_Drawer();
 430   aDrawer->SetUIsoAspect (new Prs3d_IsoAspect (Quantity_NOC_WHITE, Aspect_TOL_SOLID, 1.0f, myNbIsos[0]));
 431   aDrawer->SetVIsoAspect (new Prs3d_IsoAspect (Quantity_NOC_WHITE, Aspect_TOL_SOLID, 1.0f, myNbIsos[1]));
 432   aDrawer->SetDeviationAngle (myDevAngle);
 433   aDrawer->SetDeviationCoefficient (myDevCoeff);
 434   aDrawer->SetMaximalChordialDeviation (aDeflection);
 435
 436   Prs3d_NListOfSequenceOfPnt aPolylines;
 437   StdPrs_Isolines::Add (theFace, aDrawer, aDeflection, aPolylines, aPolylines);
 438   for (Prs3d_NListOfSequenceOfPnt::Iterator aPolyIter (aPolylines); aPolyIter.More(); aPolyIter.Next())
 439   {
 440     const Handle(TColgp_HSequenceOfPnt)& aPoints = aPolyIter.Value();
 441     const Standard_Integer theNbNodes = aPoints->Length();
 442     if (theNbNodes < 2)
 443     {
 444       continue;
 445     }
 446
 447     IVtk_PointIdList aPolyPointIds;
 448     for (TColgp_HSequenceOfPnt::Iterator aNodeIter (*aPoints); aNodeIter.More(); aNodeIter.Next())
 449     {
 450       const gp_Pnt& aPnt = aNodeIter.Value();
 451       const IVtk_PointId anId = myShapeData->InsertCoordinate (aPnt.X(), aPnt.Y(), aPnt.Z());
 452       aPolyPointIds.Append (anId);
 453     }
 454
 455     myShapeData->InsertLine (theShapeId, &aPolyPointIds, MT_IsoLine);
 456   }
 457 }
 458
 459 //================================================================
 460 // Function : addShadedFace
 461 // Purpose  :
 462 //================================================================
 463 void IVtkOCC_ShapeMesher::addShadedFace (const TopoDS_Face& theFace,
 464                                          const IVtk_IdType  theShapeId)
 465 {
 466   if (theFace.IsNull())
 467   {
 468     return;
 469   }
 470
 471   // Build triangulation of the face.
 472   TopLoc_Location aLoc;
 473   Handle(Poly_Triangulation) anOcctTriangulation = BRep_Tool::Triangulation (theFace, aLoc);
 474   if (anOcctTriangulation.IsNull())
 475   {
 476     return;
 477   }
 478
 479   gp_Trsf aPntTransform;
 480   Standard_Boolean noTransform = Standard_True;
 481   if (!aLoc.IsIdentity())
 482   {
 483     noTransform = Standard_False;
 484     aPntTransform = aLoc.Transformation();
 485   }
 486
 487   // Get triangulation points.
 488   const TColgp_Array1OfPnt& aPoints = anOcctTriangulation->Nodes();
 489   Standard_Integer aNbPoints = anOcctTriangulation->NbNodes();
 490
 491   // Keep inserted points id's of triangulation in an array.
 492   NCollection_Array1<IVtk_PointId> aPointIds (1, aNbPoints);
 493   IVtk_PointId anId;
 494
 495   Standard_Integer anI;
 496   for (anI = 1; anI <= aNbPoints; anI++)
 497   {
 498     gp_Pnt aPoint = aPoints (anI);
 499
 500     if (!noTransform)
 501     {
 502       aPoint.Transform (aPntTransform);
 503     }
 504
 505     // Add a point into output shape data and keep its id in the array.
 506     anId = myShapeData->InsertCoordinate (aPoint.X(), aPoint.Y(), aPoint.Z());
 507     aPointIds.SetValue (anI, anId);
 508   }
 509
 510   // Create triangles on the created triangulation points.
 511   const Poly_Array1OfTriangle& aTriangles = anOcctTriangulation->Triangles();
 512   Standard_Integer aNbTriangles = anOcctTriangulation->NbTriangles();
 513   Standard_Integer aN1, aN2, aN3;
 514   for (anI = 1; anI <= aNbTriangles; anI++)
 515   {
 516     aTriangles(anI).Get (aN1, aN2, aN3); // get indexes of triangle's points
 517     // Insert new triangle on these points into output shape data.
 518     myShapeData->InsertTriangle (
 519       theShapeId, aPointIds(aN1), aPointIds(aN2), aPointIds(aN3), MT_ShadedFace);
 520   }
 521 }