src/BRepMesh/BRepMesh_Delaun.hxx

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  10 //
  11 // Alternatively, this file may be used under the terms of Open CASCADE
  12 // commercial license or contractual agreement.
  13
  14 #ifndef _BRepMesh_Delaun_HeaderFile
  15 #define _BRepMesh_Delaun_HeaderFile
  16
  17 #include <Standard.hxx>
  18 #include <Standard_DefineAlloc.hxx>
  19 #include <Standard_Macro.hxx>
  20
  21 #include <gp_XY.hxx>
  22 #include <gp_XYZ.hxx>
  23 #include <BRepMesh_CircleTool.hxx>
  24 #include <BRepMesh_Triangle.hxx>
  25 #include <BRepMesh_Edge.hxx>
  26 #include <IMeshData_Types.hxx>
  27 #include <BRepMesh_DataStructureOfDelaun.hxx>
  28 #include <BRepMesh_GeomTool.hxx>
  29 #include <TColStd_Array1OfInteger.hxx>
  30 #include <TColStd_SequenceOfInteger.hxx>
  31 #include <TColStd_MapOfInteger.hxx>
  32 #include <Message_ProgressRange.hxx>
  33
  34 class Bnd_B2d;
  35 class Bnd_Box2d;
  36 class BRepMesh_Vertex;
  37
  38 //! Compute the Delaunay's triangulation with the algorithm of Watson.
  39 class BRepMesh_Delaun
  40 {
  41 public:
  42
  43   DEFINE_STANDARD_ALLOC
  44
  45   //! Creates instance of triangulator, but do not run the algorithm automatically.
  46   Standard_EXPORT BRepMesh_Delaun (const Handle(BRepMesh_DataStructureOfDelaun)& theOldMesh,
  47                                    const Standard_Integer                        theCellsCountU,
  48                                    const Standard_Integer                        theCellsCountV,
  49                                    const Standard_Boolean                        isFillCircles);
  50
  51   //! Creates the triangulation with an empty Mesh data structure.
  52   Standard_EXPORT BRepMesh_Delaun (IMeshData::Array1OfVertexOfDelaun& theVertices);
  53
  54   //! Creates the triangulation with an existent Mesh data structure.
  55   Standard_EXPORT BRepMesh_Delaun (const Handle(BRepMesh_DataStructureOfDelaun)& theOldMesh,
  56                                    IMeshData::Array1OfVertexOfDelaun&            theVertices);
  57
  58   //! Creates the triangulation with an existant Mesh data structure.
  59   Standard_EXPORT BRepMesh_Delaun (const Handle(BRepMesh_DataStructureOfDelaun)& theOldMesh,
  60                                    IMeshData::VectorOfInteger&                   theVertexIndices);
  61
  62   //! Creates the triangulation with an existant Mesh data structure.
  63   Standard_EXPORT BRepMesh_Delaun (const Handle (BRepMesh_DataStructureOfDelaun)& theOldMesh,
  64                                    IMeshData::VectorOfInteger&                    theVertexIndices,
  65                                    const Standard_Integer                         theCellsCountU,
  66                                    const Standard_Integer                         theCellsCountV);
  67
  68   //! Initializes the triangulation with an array of vertices.
  69   Standard_EXPORT void Init (IMeshData::Array1OfVertexOfDelaun& theVertices);
  70
  71   //! Forces initialization of circles cell filter using working structure.
  72   Standard_EXPORT void InitCirclesTool (const Standard_Integer theCellsCountU,
  73                                         const Standard_Integer theCellsCountV);
  74
  75   //! Removes a vertex from the triangulation.
  76   Standard_EXPORT void RemoveVertex (const BRepMesh_Vertex& theVertex);
  77
  78   //! Adds some vertices into the triangulation.
  79   Standard_EXPORT void AddVertices (IMeshData::VectorOfInteger&  theVerticesIndices,
  80                                     const Message_ProgressRange& theRange = Message_ProgressRange());
  81
  82   //! Modify mesh to use the edge.
  83   //! @return True if done
  84   Standard_EXPORT Standard_Boolean UseEdge (const Standard_Integer theEdge);
  85
  86   //! Gives the Mesh data structure.
  87   const Handle(BRepMesh_DataStructureOfDelaun)& Result() const
  88   {
  89     return myMeshData;
  90   }
  91
  92   //! Forces insertion of constraint edges into the base triangulation.
  93   void ProcessConstraints()
  94   {
  95     insertInternalEdges();
  96
  97     // Adjustment of meshes to boundary edges
  98     frontierAdjust();
  99   }
 100
 101   //! Gives the list of frontier edges.
 102   Handle(IMeshData::MapOfInteger) Frontier() const
 103   {
 104     return getEdgesByType (BRepMesh_Frontier);
 105   }
 106
 107   //! Gives the list of internal edges.
 108   Handle(IMeshData::MapOfInteger) InternalEdges() const
 109   {
 110     return getEdgesByType (BRepMesh_Fixed);
 111   }
 112
 113   //! Gives the list of free edges used only one time
 114   Handle(IMeshData::MapOfInteger) FreeEdges() const
 115   {
 116     return getEdgesByType (BRepMesh_Free);
 117   }
 118
 119   //! Gives vertex with the given index
 120   const BRepMesh_Vertex& GetVertex (const Standard_Integer theIndex) const
 121   {
 122     return myMeshData->GetNode (theIndex);
 123   }
 124
 125   //! Gives edge with the given index
 126   const BRepMesh_Edge& GetEdge (const Standard_Integer theIndex) const
 127   {
 128     return myMeshData->GetLink (theIndex);
 129   }
 130
 131   //! Gives triangle with the given index
 132   const BRepMesh_Triangle& GetTriangle (const Standard_Integer theIndex) const
 133   {
 134     return myMeshData->GetElement (theIndex);
 135   }
 136
 137   //! Returns tool used to build mesh consistent to Delaunay criteria.
 138   const BRepMesh_CircleTool& Circles() const
 139   {
 140     return myCircles;
 141   }
 142
 143   //! Test is the given triangle contains the given vertex.
 144   //! @param theSqTolerance square tolerance to check closeness to some edge
 145   //! @param theEdgeOn If it is != 0 the vertex lies onto the edge index
 146   //!        returned through this parameter.
 147   Standard_EXPORT Standard_Boolean Contains (const Standard_Integer theTriangleId,
 148                                              const BRepMesh_Vertex& theVertex,
 149                                              const Standard_Real    theSqTolerance,
 150                                              Standard_Integer&      theEdgeOn) const;
 151
 152   //! Explicitly sets ids of auxiliary vertices used to build mesh and used by 3rd-party algorithms.
 153   inline void SetAuxVertices (const IMeshData::VectorOfInteger& theSupVert)
 154   {
 155     mySupVert = theSupVert;
 156   }
 157
 158   //! Destruction of auxiliary triangles containing the given vertices.
 159   //! Removes auxiliary vertices also.
 160   //! @param theAuxVertices auxiliary vertices to be cleaned up.
 161   Standard_EXPORT void RemoveAuxElements ();
 162
 163 private:
 164
 165   enum ReplaceFlag
 166   {
 167     Replace,
 168     InsertAfter,
 169     InsertBefore
 170   };
 171
 172   typedef NCollection_DataMap<Standard_Integer, IMeshData::MapOfInteger> DataMapOfMap;
 173
 174   //! Performs initialization of circles cell filter tool.
 175   void initCirclesTool (const Bnd_Box2d&       theBox,
 176                         const Standard_Integer theCellsCountU,
 177                         const Standard_Integer theCellsCountV);
 178
 179   //! Add boundig box for edge defined by start & end point to
 180   //! the given vector of bounding boxes for triangulation edges.
 181   void fillBndBox (IMeshData::SequenceOfBndB2d&  theBoxes,
 182                    const BRepMesh_Vertex&        theV1,
 183                    const BRepMesh_Vertex&        theV2);
 184
 185   //! Gives the list of edges with type defined by the input parameter.
 186   //! If the given type is BRepMesh_Free returns list of edges
 187   //! that have number of connected elements less or equal 1.
 188   Handle(IMeshData::MapOfInteger) getEdgesByType (const BRepMesh_DegreeOfFreedom theEdgeType) const;
 189
 190   //! Run triangulation procedure.
 191   void perform (IMeshData::VectorOfInteger& theVertexIndices,
 192                 const Standard_Integer      theCellsCountU = -1,
 193                 const Standard_Integer      theCellsCountV = -1);
 194
 195   //! Build the super mesh.
 196   void superMesh (const Bnd_Box2d& theBox);
 197
 198   //! Computes the triangulation and adds the vertices,
 199   //! edges and triangles to the Mesh data structure.
 200   void compute (IMeshData::VectorOfInteger& theVertexIndices);
 201
 202   //! Adjust the mesh on the frontier.
 203   void frontierAdjust();
 204
 205   //! Find left polygon of the given edge and call meshPolygon.
 206   Standard_Boolean meshLeftPolygonOf(
 207     const Standard_Integer          theEdgeIndex,
 208     const Standard_Boolean          isForward,
 209     Handle(IMeshData::MapOfInteger) theSkipped = NULL);
 210
 211   //! Find next link starting from the given node and has maximum
 212   //! angle respect the given reference link.
 213   //! Each time the next link is found other neighbor links at the pivot
 214   //! node are marked as leprous and will be excluded from consideration
 215   //! next time until a hanging end is occured.
 216   Standard_Integer findNextPolygonLink (const Standard_Integer&               theFirstNode,
 217                                         const Standard_Integer&               thePivotNode,
 218                                         const BRepMesh_Vertex&                thePivotVertex,
 219                                         const gp_Vec2d&                       theRefLinkDir,
 220                                         const IMeshData::SequenceOfBndB2d&    theBoxes,
 221                                         const IMeshData::SequenceOfInteger&   thePolygon,
 222                                         const Handle(IMeshData::MapOfInteger) theSkipped,
 223                                         const Standard_Boolean&               isSkipLeprous,
 224                                         IMeshData::MapOfInteger&              theLeprousLinks,
 225                                         IMeshData::MapOfInteger&              theDeadLinks,
 226                                         Standard_Integer&                     theNextPivotNode,
 227                                         gp_Vec2d&                             theNextLinkDir,
 228                                         Bnd_B2d&                              theNextLinkBndBox);
 229
 230   //! Check is the given link intersects the polygon boundaries.
 231   //! Returns bounding box for the given link trough the theLinkBndBox parameter.
 232   Standard_Boolean checkIntersection (const BRepMesh_Edge&                theLink,
 233                                       const IMeshData::SequenceOfInteger& thePolygon,
 234                                       const IMeshData::SequenceOfBndB2d&  thePolyBoxes,
 235                                       const Standard_Boolean              isConsiderEndPointTouch,
 236                                       const Standard_Boolean              isConsiderPointOnEdge,
 237                                       const Standard_Boolean              isSkipLastEdge,
 238                                       Bnd_B2d&                            theLinkBndBox) const;
 239
 240   //! Triangulatiion of a closed polygon described by the list
 241   //! of indexes of its edges in the structure.
 242   //! (negative index means reversed edge)
 243   void meshPolygon (IMeshData::SequenceOfInteger&   thePolygon,
 244                     IMeshData::SequenceOfBndB2d&    thePolyBoxes,
 245                     Handle(IMeshData::MapOfInteger) theSkipped = NULL);
 246
 247   //! Decomposes the given closed simple polygon (polygon without glued edges
 248   //! and loops) on two simpler ones by adding new link at the most thin part
 249   //! in respect to end point of the first link.
 250   //! In case if source polygon consists of three links, creates new triangle
 251   //! and clears source container.
 252   //! @param thePolygon source polygon to be decomposed (first part of decomposition).
 253   //! @param thePolyBoxes bounding boxes corresponded to source polygon's links.
 254   //! @param thePolygonCut product of decomposition of source polygon (second part of decomposition).
 255   //! @param thePolyBoxesCut bounding boxes corresponded to resulting polygon's links.
 256   void decomposeSimplePolygon (
 257     IMeshData::SequenceOfInteger& thePolygon,
 258     IMeshData::SequenceOfBndB2d&  thePolyBoxes,
 259     IMeshData::SequenceOfInteger& thePolygonCut,
 260     IMeshData::SequenceOfBndB2d&  thePolyBoxesCut);
 261
 262   //! Triangulation of closed polygon containing only three edges.
 263   Standard_Boolean meshElementaryPolygon (const IMeshData::SequenceOfInteger& thePolygon);
 264
 265   //! Creates the triangles beetween the given node and the given polyline.
 266   void createTriangles (const Standard_Integer         theVertexIndex,
 267                         IMeshData::MapOfIntegerInteger& thePoly);
 268
 269   //! Add a triangle based on the given oriented edges into mesh
 270   void addTriangle (const Standard_Integer (&theEdgesId)[3],
 271                     const Standard_Boolean (&theEdgesOri)[3],
 272                     const Standard_Integer (&theNodesId)[3]);
 273
 274   //! Deletes the triangle with the given index and adds the free edges into the map.
 275   //! When an edge is suppressed more than one time it is destroyed.
 276   void deleteTriangle (const Standard_Integer         theIndex,
 277                        IMeshData::MapOfIntegerInteger& theLoopEdges);
 278
 279   //! Returns start and end nodes of the given edge in respect to its orientation.
 280   void getOrientedNodes (const BRepMesh_Edge&   theEdge,
 281                          const Standard_Boolean isForward,
 282                          Standard_Integer*      theNodes) const;
 283
 284   //! Processes loop within the given polygon formed by range of its
 285   //! links specified by start and end link indices.
 286   void processLoop (const Standard_Integer              theLinkFrom,
 287                     const Standard_Integer              theLinkTo,
 288                     const IMeshData::SequenceOfInteger& thePolygon,
 289                     const IMeshData::SequenceOfBndB2d&  thePolyBoxes);
 290
 291   //! Creates new link based on the given nodes and updates the given polygon.
 292   Standard_Integer createAndReplacePolygonLink (const Standard_Integer        theNodes[],
 293                                                 const gp_Pnt2d                thePnts [],
 294                                                 const Standard_Integer        theRootIndex,
 295                                                 const ReplaceFlag             theReplaceFlag,
 296                                                 IMeshData::SequenceOfInteger& thePolygon,
 297                                                 IMeshData::SequenceOfBndB2d&  thePolyBoxes);
 298
 299   //! Creates the triangles on new nodes.
 300   void createTrianglesOnNewVertices (IMeshData::VectorOfInteger&  theVertexIndices,
 301                                      const Message_ProgressRange& theRange);
 302
 303   //! Cleanup mesh from the free triangles.
 304   void cleanupMesh();
 305
 306   //! Goes through the neighbour triangles around the given node started
 307   //! from the given link, returns TRUE if some triangle has a bounding
 308   //! frontier edge or FALSE elsewhere.
 309   Standard_Boolean isBoundToFrontier (const Standard_Integer theRefNodeId,
 310                                       const Standard_Integer theRefLinkId);
 311
 312   //! Remove internal triangles from the given polygon.
 313   void cleanupPolygon (const IMeshData::SequenceOfInteger& thePolygon,
 314                        const IMeshData::SequenceOfBndB2d&  thePolyBoxes);
 315
 316   //! Checks is the given vertex lies inside the polygon.
 317   Standard_Boolean isVertexInsidePolygon (const Standard_Integer&           theVertexId,
 318                                           const IMeshData::VectorOfInteger& thePolygonVertices) const;
 319
 320   //! Remove all triangles and edges that are placed inside the polygon or crossed it.
 321   void killTrianglesAroundVertex (const Standard_Integer              theZombieNodeId,
 322                                   const IMeshData::VectorOfInteger&   thePolyVertices,
 323                                   const IMeshData::MapOfInteger&      thePolyVerticesFindMap,
 324                                   const IMeshData::SequenceOfInteger& thePolygon,
 325                                   const IMeshData::SequenceOfBndB2d&  thePolyBoxes,
 326                                   IMeshData::MapOfInteger&            theSurvivedLinks,
 327                                   IMeshData::MapOfIntegerInteger&     theLoopEdges);
 328
 329   //! Checks is the given link crosses the polygon boundary.
 330   //! If yes, kills its triangles and checks neighbor links on boundary intersection. Does nothing elsewhere.
 331   void killTrianglesOnIntersectingLinks (const Standard_Integer&              theLinkToCheckId,
 332                                          const BRepMesh_Edge&                 theLinkToCheck,
 333                                          const Standard_Integer&              theEndPoint,
 334                                          const IMeshData::SequenceOfInteger&  thePolygon,
 335                                          const IMeshData::SequenceOfBndB2d&   thePolyBoxes,
 336                                          IMeshData::MapOfInteger&             theSurvivedLinks,
 337                                          IMeshData::MapOfIntegerInteger&      theLoopEdges);
 338
 339   //! Kill triangles bound to the given link.
 340   void killLinkTriangles (const Standard_Integer&         theLinkId,
 341                           IMeshData::MapOfIntegerInteger& theLoopEdges);
 342
 343   //! Calculates distances between the given point and edges of triangle.
 344   Standard_Real calculateDist (const gp_XY            theVEdges[3],
 345                                const gp_XY            thePoints[3],
 346                                const BRepMesh_Vertex& theVertex,
 347                                Standard_Real          theDistance[3],
 348                                Standard_Real          theSqModulus[3],
 349                                Standard_Integer&      theEdgeOn) const;
 350
 351   //! Checks intersection between the two segments.
 352   BRepMesh_GeomTool::IntFlag intSegSeg(
 353     const BRepMesh_Edge&   theEdge1,
 354     const BRepMesh_Edge&   theEdge2,
 355     const Standard_Boolean isConsiderEndPointTouch,
 356     const Standard_Boolean isConsiderPointOnEdge,
 357     gp_Pnt2d&              theIntPnt) const;
 358
 359   //! Returns area of the loop of the given polygon defined by indices of its start and end links.
 360   Standard_Real polyArea (const IMeshData::SequenceOfInteger& thePolygon,
 361                           const Standard_Integer              theStartIndex,
 362                           const Standard_Integer              theEndIndex) const;
 363
 364   //! Performs insertion of internal edges into mesh.
 365   void insertInternalEdges();
 366
 367   //! Checks whether the given vertex id relates to super contour.
 368   Standard_Boolean isSupVertex (const Standard_Integer theVertexIdx) const
 369   {
 370     for (IMeshData::VectorOfInteger::Iterator aIt (mySupVert); aIt.More (); aIt.Next ())
 371     {
 372       if (theVertexIdx == aIt.Value ())
 373       {
 374         return Standard_True;
 375       }
 376     }
 377
 378     return Standard_False;
 379   }
 380
 381 private:
 382
 383   Handle(BRepMesh_DataStructureOfDelaun) myMeshData;
 384   BRepMesh_CircleTool                    myCircles;
 385   IMeshData::VectorOfInteger             mySupVert;
 386   Standard_Boolean                       myInitCircles;
 387   BRepMesh_Triangle                      mySupTrian;
 388 };
 389
 390 #endif