source: trunk/VUT/GtpVisibilityPreprocessor/src/Mesh.cpp @ 492

Revision 492, 10.5 KB checked in by bittner, 19 years ago (diff)

Large merge - viewcells seem not functional now

Line 
1#include "Ray.h"
2#include "Mesh.h"
3#include "MeshKdTree.h"
4#include "Triangle3.h"
5
6int Intersectable::sMailId = 21843194198;
7int Intersectable::sReservedMailboxes = 1;
8
9void
10Mesh::Preprocess()
11{
12        Cleanup();
13       
14        mBox.Initialize();
15  VertexContainer::const_iterator vi = mVertices.begin();
16  for (; vi != mVertices.end(); vi++) {
17    mBox.Include(*vi);
18  }
19 
20  /** true if it is a watertight convex mesh */
21  mIsConvex = false;
22 
23  if (mFaces.size() > MeshKdTree::mTermMinCost) {
24    mKdTree = new MeshKdTree(this);
25    MeshKdLeaf *root = (MeshKdLeaf *)mKdTree->GetRoot();
26    for (int i = 0; i < mFaces.size(); i++)
27      root->mFaces.push_back(i);
28    cout<<"KD";
29    mKdTree->Construct();
30
31    if (mKdTree->GetRoot()->IsLeaf()) {
32      cout<<"d";
33      delete mKdTree;
34                        mKdTree = NULL;
35    }
36  }
37}
38
39AxisAlignedBox3
40Mesh::GetFaceBox(const int faceIndex)
41{
42  Face *face = mFaces[faceIndex];
43  AxisAlignedBox3 box;
44  box.SetMin( mVertices[face->mVertexIndices[0]] );
45  box.SetMax(box.Min());
46  for (int i = 1; i < face->mVertexIndices.size(); i++) {
47    box.Include(mVertices[face->mVertexIndices[i]]);
48  }
49  return box;
50}
51
52int
53Mesh::CastRayToFace(
54                                                                                const int faceIndex,
55                                                                                Ray &ray,
56                                                                                float &nearestT,
57                                                                                int &nearestFace,
58                                                                                Intersectable *instance
59                                                                                )
60{
61  float t;
62  int hit = 0;
63  if (RayFaceIntersection(faceIndex, ray, t, nearestT) == Ray::INTERSECTION) {
64    switch (ray.GetType()) {
65    case Ray::GLOBAL_RAY:
66      ray.intersections.push_back(Ray::Intersection(t, instance, faceIndex));
67      hit++;
68      break;
69    case Ray::LOCAL_RAY:
70      nearestT = t;
71      nearestFace = faceIndex;
72      hit++;
73      break;
74    case Ray::LINE_SEGMENT:
75      if (t <= 1.0f) {
76                                ray.intersections.push_back(Ray::Intersection(t, instance, faceIndex));
77                                hit++;
78      }
79      break;
80    }
81  }
82  return hit;
83}
84
85int
86Mesh::CastRay(
87                          Ray &ray,
88                          MeshInstance *instance
89                          )
90{
91  if (mKdTree) {
92    return mKdTree->CastRay(ray, instance);
93  }
94 
95  int faceIndex = 0;
96  int hits = 0;
97  float nearestT = MAX_FLOAT;
98  int nearestFace = -1;
99 
100  if (ray.GetType() == Ray::LOCAL_RAY && ray.intersections.size())
101    nearestT = ray.intersections[0].mT;
102
103       
104  for ( ;
105                faceIndex < mFaces.size();
106                faceIndex++) {
107    hits += CastRayToFace(faceIndex, ray, nearestT, nearestFace, instance);
108    if (mIsConvex && nearestFace != -1)
109      break;
110  }
111 
112  if ( hits && ray.GetType() == Ray::LOCAL_RAY ) {
113    if (ray.intersections.size())
114      ray.intersections[0] = Ray::Intersection(nearestT, instance, nearestFace);
115    else
116      ray.intersections.push_back(Ray::Intersection(nearestT, instance, nearestFace));
117  }
118 
119  return hits;
120}
121
122int
123Mesh::CastRayToSelectedFaces(
124                                                         Ray &ray,
125                                                         const vector<int> &faces,
126                                                         Intersectable *instance
127                                                         )
128{
129  vector<int>::const_iterator fi;
130  int faceIndex = 0;
131  int hits = 0;
132  float nearestT = MAX_FLOAT;
133  int nearestFace = -1;
134
135  if (ray.GetType() == Ray::LOCAL_RAY && ray.intersections.size())
136    nearestT = ray.intersections[0].mT;
137
138  for ( fi = faces.begin();
139                                fi != faces.end();
140                                fi++) {
141    hits += CastRayToFace(*fi, ray, nearestT, nearestFace, instance);
142    if (mIsConvex && nearestFace != -1)
143      break;
144  }
145 
146  if ( hits && ray.GetType() == Ray::LOCAL_RAY ) {
147    if (ray.intersections.size())
148      ray.intersections[0] = Ray::Intersection(nearestT, instance, nearestFace);
149    else
150      ray.intersections.push_back(Ray::Intersection(nearestT, instance, nearestFace));
151  }
152 
153  return hits;
154}
155
156
157// int_lineseg returns 1 if the given line segment intersects a 2D
158// ray travelling in the positive X direction.  This is used in the
159// Jordan curve computation for polygon intersection.
160inline int
161int_lineseg(float px,
162                        float py,
163                        float u1,
164                        float v1,
165                        float u2,
166                        float v2)
167{
168  float ydiff;
169
170  u1 -= px; u2 -= px;     // translate line
171  v1 -= py; v2 -= py;
172
173  if ((v1 > 0 && v2 > 0) ||
174      (v1 < 0 && v2 < 0) ||
175      (u1 < 0 && u2 < 0))
176    return 0;
177
178  if (u1 > 0 && u2 > 0)
179    return 1;
180
181  ydiff = v2 - v1;
182  if (fabs(ydiff) < Limits::Small) {      // denominator near 0
183    if (((fabs(v1) > Limits::Small) ||
184                 (u1 > 0) || (u2 > 0)))
185      return 0;
186    return 1;
187  }
188 
189  double t = -v1 / ydiff;                 // Compute parameter
190
191  double thresh;
192  if (ydiff < 0.0f)
193        thresh = -1e20;
194  else
195        thresh = 1e20;
196
197 
198  return (u1 + t * (u2 - u1)) > thresh; //-Limits::Small;
199}
200
201
202
203// intersection with the polygonal face of the mesh
204int
205Mesh::RayFaceIntersection(const int faceIndex,
206                                                  const Ray &ray,
207                                                  float &t,
208                                                  const float nearestT
209                                                  )
210{
211  Face *face  = mFaces[faceIndex];
212
213  Plane3 plane = GetFacePlane(faceIndex);
214  float dot = DotProd(plane.mNormal, ray.GetDir());
215 
216  // Watch for near-zero denominator
217  // ONLY single sided polygons!!!!!
218  if (dot > -Limits::Small)
219    //  if (fabs(dot) < Limits::Small)
220    return Ray::NO_INTERSECTION;
221 
222  t = (-plane.mD - DotProd(plane.mNormal, ray.GetLoc())) / dot;
223 
224  if (t <= Limits::Small)
225    return Ray::INTERSECTION_OUT_OF_LIMITS;
226 
227  if (t >= nearestT) {
228    return Ray::INTERSECTION_OUT_OF_LIMITS; // no intersection was found
229  }
230 
231  int count = 0;
232  float u, v, u1, v1, u2, v2;
233  int i;
234
235  int paxis = plane.mNormal.DrivingAxis();
236
237  // Project the intersection point onto the coordinate plane
238  // specified by which.
239  ray.Extrap(t).ExtractVerts(&u, &v, paxis);
240
241
242  int size = (int)face->mVertexIndices.size();
243
244  mVertices[face->mVertexIndices[size - 1]].
245    ExtractVerts(&u1, &v1, paxis );
246 
247  if (0 && size <= 4) {
248    // assume a convex face
249    for (i = 0; i < size; i++) {
250      mVertices[face->mVertexIndices[i]].ExtractVerts(&u2, &v2, paxis);
251      // line u1, v1, u2, v2
252      if ((v1 - v2)*(u - u1) + (u2 - u1)*(v - v1) > 0)
253                return Ray::NO_INTERSECTION;
254      u1 = u2;
255      v1 = v2;
256    }
257   
258    return Ray::INTERSECTION;
259  }
260 
261  // We're stuck with the Jordan curve computation.  Count number
262  // of intersections between the line segments the polygon comprises
263  // with a ray originating at the point of intersection and
264  // travelling in the positive X direction.
265  for (i = 0; i < size; i++) {
266    mVertices[face->mVertexIndices[i]].ExtractVerts(&u2, &v2, paxis);
267    count += (int_lineseg(u, v, u1, v1, u2, v2) != 0);
268    u1 = u2;
269    v1 = v2;
270  }
271
272  // We hit polygon if number of intersections is odd.
273  return (count & 1) ? Ray::INTERSECTION : Ray::NO_INTERSECTION;
274}
275
276int
277Mesh::GetRandomSurfacePoint(Vector3 &point, Vector3 &normal)
278{
279  int faceIndex = (int)RandomValue(0, (Real)((int)mFaces.size()-1));
280 
281  // assume the face is convex and generate a convex combination
282  //
283  Face *face = mFaces[faceIndex];
284  point = Vector3(0,0,0);
285  float sum = 0.0f;
286  for (int i = 0; i < face->mVertexIndices.size(); i++) {
287    float r = RandomValue(0,1);
288    sum += r;
289    point += mVertices[face->mVertexIndices[i]]*r;
290  }
291  point *= 1.0f/sum;
292       
293        normal = GetFacePlane(faceIndex).mNormal;
294
295        return faceIndex;
296}
297
298int
299Mesh::GetRandomVisibleSurfacePoint(Vector3 &point,
300                                                                                                                                         Vector3 &normal,
301                                                                                                                                         const Vector3 &viewpoint,
302                                                                                                                                         const int maxTries
303                                                                                                                                         )
304{
305  Plane3 plane;
306  int faceIndex = (int)RandomValue(0, (Real)((int)mFaces.size()-1));
307        int tries;
308  for (tries = 0; tries < maxTries; tries++) {
309    Face *face = mFaces[faceIndex];
310    plane = GetFacePlane(faceIndex);
311   
312    if (plane.Side(viewpoint) > 0) {
313      point = Vector3(0,0,0);
314      float sum = 0.0f;
315      // pickup a point inside this triangle
316      for (int i = 0; i < face->mVertexIndices.size(); i++) {
317                                float r = RandomValue(0,1);
318                                sum += r;
319                                point += mVertices[face->mVertexIndices[i]]*r;
320      }
321      point *= 1.0f/sum;
322      break;
323    }
324  }
325 
326  normal = plane.mNormal;
327  return (tries < maxTries) ? faceIndex + 1 : 0;
328}
329
330
331int
332MeshInstance::CastRay(
333                                          Ray &ray
334                                          )
335{
336  int res = mMesh->CastRay(ray, this);
337  return res;
338}
339
340int
341MeshInstance::CastRay(
342                                          Ray &ray,
343                                          const vector<int> &faces
344                                          )
345{
346  return mMesh->CastRayToSelectedFaces(ray, faces, this);
347}
348
349
350
351int
352MeshInstance::GetRandomSurfacePoint(Vector3 &point, Vector3 &normal)
353{
354  return mMesh->GetRandomSurfacePoint(point, normal);
355}
356
357int
358MeshInstance::GetRandomVisibleSurfacePoint(Vector3 &point,
359                                                                                                                                                                         Vector3 &normal,
360                                                                                                                                                                         const Vector3 &viewpoint,
361                                                                                                                                                                         const int maxTries
362                                                                                                                                                                         )
363{
364        return mMesh->GetRandomVisibleSurfacePoint(point, normal, viewpoint, maxTries);
365}
366
367
368int
369TransformedMeshInstance::GetRandomSurfacePoint(Vector3 &point, Vector3 &normal)
370{
371  int index = mMesh->GetRandomSurfacePoint(point, normal);
372  point = mWorldTransform*point;
373  normal = TransformNormal(mWorldTransform, normal);
374  return index;
375}
376
377Plane3
378Mesh::GetFacePlane(const int faceIndex)
379{
380  Face *face = mFaces[faceIndex];
381        return Plane3(mVertices[face->mVertexIndices[0]],
382                                                                mVertices[face->mVertexIndices[1]],
383                                                                mVertices[face->mVertexIndices[2]]);
384}
385
386bool
387Mesh::ValidateFace(const int i)
388{
389        Face *face = mFaces[i];
390
391        Plane3 plane = Plane3(mVertices[face->mVertexIndices[0]],
392                                                                                                mVertices[face->mVertexIndices[1]],
393                                                                                                mVertices[face->mVertexIndices[2]]);
394       
395        if (!eq(Magnitude(plane.mNormal), 1.0f))
396                return false;
397
398        return true;
399}
400
401void
402Mesh::Cleanup()
403{
404        int toRemove = 0;
405        FaceContainer newFaces;
406        for (int i=0; i < mFaces.size(); i++)
407                if (ValidateFace(i)) {
408                        newFaces.push_back(mFaces[i]);
409                } else {
410                        cout<<"d";
411                        delete mFaces[i];
412                        toRemove++;
413                }
414       
415        if (toRemove) {
416                mFaces = newFaces;
417        }
418       
419        // cleanup vertices??
420}
421
422int
423TransformedMeshInstance::CastRay(
424                                                                 Ray &ray
425                                                                 )
426{
427  ray.ApplyTransform(Invert(mWorldTransform));
428  int res = mMesh->CastRay(ray, this);
429  ray.ApplyTransform(mWorldTransform);
430 
431  return res;
432}
433
434
435void
436Mesh::AddTriangle(const Triangle3 &triangle)
437{
438  int index = (int)mVertices.size();
439
440  for (int i=0; i < 3; i++) {
441    mVertices.push_back(triangle.mVertices[i]);
442  }
443 
444  AddFace(new Face(index + 0, index + 1, index + 2) );
445}
446
447void
448Mesh::AddRectangle(const Rectangle3 &rect)
449{
450  int index = (int)mVertices.size();
451
452  for (int i=0; i < 4; i++) {
453    mVertices.push_back(rect.mVertices[i]);
454  }
455 
456  AddFace(new Face(index + 0, index + 1, index + 2, index + 3) );
457}
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.