src/IVtkOCC/IVtkOCC_ShapeMesher.cxx

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