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C++
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C++
// This file is part of libigl, a simple c++ geometry processing library.
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//
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// Copyright (C) 2015 Alec Jacobson <alecjacobson@gmail.com>
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// Qingnan Zhou <qnzhou@gmail.com>
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//
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// This Source Code Form is subject to the terms of the Mozilla Public License
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// v. 2.0. If a copy of the MPL was not distributed with this file, You can
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// obtain one at http://mozilla.org/MPL/2.0/.
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|
//
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|
#include "mesh_boolean.h"
|
|
#include "assign.h"
|
|
#include "extract_cells.h"
|
|
#include "mesh_boolean_type_to_funcs.h"
|
|
#include "propagate_winding_numbers.h"
|
|
#include "relabel_small_immersed_cells.h"
|
|
#include "remesh_self_intersections.h"
|
|
#include "string_to_mesh_boolean_type.h"
|
|
#include "../../combine.h"
|
|
#include "../../cumsum.h"
|
|
#include "../../extract_manifold_patches.h"
|
|
#include "../../get_seconds.h"
|
|
#include "../../remove_unreferenced.h"
|
|
#include "../../resolve_duplicated_faces.h"
|
|
#include "../../slice.h"
|
|
#include "../../unique_edge_map.h"
|
|
#include "../../unique_simplices.h"
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|
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#include <CGAL/Exact_predicates_exact_constructions_kernel.h>
|
|
#include <algorithm>
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|
//#define MESH_BOOLEAN_TIMING
|
|
//#define DOUBLE_CHECK_EXACT_OUTPUT
|
|
//#define SMALL_CELL_REMOVAL
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|
template <
|
|
typename DerivedVA,
|
|
typename DerivedFA,
|
|
typename DerivedVB,
|
|
typename DerivedFB,
|
|
typename DerivedVC,
|
|
typename DerivedFC,
|
|
typename DerivedJ>
|
|
IGL_INLINE bool igl::copyleft::cgal::mesh_boolean(
|
|
const Eigen::MatrixBase<DerivedVA > & VA,
|
|
const Eigen::MatrixBase<DerivedFA > & FA,
|
|
const Eigen::MatrixBase<DerivedVB > & VB,
|
|
const Eigen::MatrixBase<DerivedFB > & FB,
|
|
const MeshBooleanType & type,
|
|
Eigen::PlainObjectBase<DerivedVC > & VC,
|
|
Eigen::PlainObjectBase<DerivedFC > & FC,
|
|
Eigen::PlainObjectBase<DerivedJ > & J)
|
|
{
|
|
std::function<int(const int, const int)> keep;
|
|
std::function<int(const Eigen::Matrix<int,1,Eigen::Dynamic>) > wind_num_op;
|
|
mesh_boolean_type_to_funcs(type,wind_num_op,keep);
|
|
return mesh_boolean(VA,FA,VB,FB,wind_num_op,keep,VC,FC,J);
|
|
}
|
|
template <
|
|
typename DerivedVA,
|
|
typename DerivedFA,
|
|
typename DerivedVB,
|
|
typename DerivedFB,
|
|
typename DerivedVC,
|
|
typename DerivedFC,
|
|
typename DerivedJ>
|
|
IGL_INLINE bool igl::copyleft::cgal::mesh_boolean(
|
|
const Eigen::MatrixBase<DerivedVA > & VA,
|
|
const Eigen::MatrixBase<DerivedFA > & FA,
|
|
const Eigen::MatrixBase<DerivedVB > & VB,
|
|
const Eigen::MatrixBase<DerivedFB > & FB,
|
|
const std::string & type_str,
|
|
Eigen::PlainObjectBase<DerivedVC > & VC,
|
|
Eigen::PlainObjectBase<DerivedFC > & FC,
|
|
Eigen::PlainObjectBase<DerivedJ > & J)
|
|
{
|
|
return mesh_boolean(
|
|
VA,FA,VB,FB,string_to_mesh_boolean_type(type_str),VC,FC,J);
|
|
}
|
|
|
|
template <
|
|
typename DerivedVA,
|
|
typename DerivedFA,
|
|
typename DerivedVB,
|
|
typename DerivedFB,
|
|
typename DerivedVC,
|
|
typename DerivedFC,
|
|
typename DerivedJ>
|
|
IGL_INLINE bool igl::copyleft::cgal::mesh_boolean(
|
|
const Eigen::MatrixBase<DerivedVA> & VA,
|
|
const Eigen::MatrixBase<DerivedFA> & FA,
|
|
const Eigen::MatrixBase<DerivedVB> & VB,
|
|
const Eigen::MatrixBase<DerivedFB> & FB,
|
|
const std::function<int(const Eigen::Matrix<int,1,Eigen::Dynamic>) >& wind_num_op,
|
|
const std::function<int(const int, const int)> & keep,
|
|
Eigen::PlainObjectBase<DerivedVC > & VC,
|
|
Eigen::PlainObjectBase<DerivedFC > & FC,
|
|
Eigen::PlainObjectBase<DerivedJ > & J)
|
|
{
|
|
// Generate combined mesh (VA,FA,VB,FB) -> (V,F)
|
|
Eigen::Matrix<size_t,2,1> sizes(FA.rows(),FB.rows());
|
|
// TODO: This is a precision template **bug** that results in failure to
|
|
// compile. If DerivedVA::Scalar is double and DerivedVB::Scalar is
|
|
// CGAL::Epeck::FT then the following assignment will not compile. This
|
|
// implies that VA must have the trumping precision (and a valid assignment
|
|
// operator from VB's type).
|
|
Eigen::Matrix<typename DerivedVA::Scalar,Eigen::Dynamic,3> VV(VA.rows() + VB.rows(), 3);
|
|
DerivedFC FF(FA.rows() + FB.rows(), 3);
|
|
// Can't use comma initializer
|
|
for(int a = 0;a<VA.rows();a++)
|
|
{
|
|
for(int d = 0;d<3;d++) VV(a,d) = VA(a,d);
|
|
}
|
|
for(int b = 0;b<VB.rows();b++)
|
|
{
|
|
for(int d = 0;d<3;d++) VV(VA.rows()+b,d) = VB(b,d);
|
|
}
|
|
FF.block(0, 0, FA.rows(), 3) = FA;
|
|
// Eigen struggles to assign nothing to nothing and will assert if FB is empty
|
|
if(FB.rows() > 0)
|
|
{
|
|
FF.block(FA.rows(), 0, FB.rows(), 3) = FB.array() + VA.rows();
|
|
}
|
|
return mesh_boolean(VV,FF,sizes,wind_num_op,keep,VC,FC,J);
|
|
}
|
|
|
|
template <
|
|
typename DerivedV,
|
|
typename DerivedF,
|
|
typename DerivedVC,
|
|
typename DerivedFC,
|
|
typename DerivedJ>
|
|
IGL_INLINE bool igl::copyleft::cgal::mesh_boolean(
|
|
const std::vector<DerivedV > & Vlist,
|
|
const std::vector<DerivedF > & Flist,
|
|
const std::function<int(const Eigen::Matrix<int,1,Eigen::Dynamic>) >& wind_num_op,
|
|
const std::function<int(const int, const int)> & keep,
|
|
Eigen::PlainObjectBase<DerivedVC > & VC,
|
|
Eigen::PlainObjectBase<DerivedFC > & FC,
|
|
Eigen::PlainObjectBase<DerivedJ > & J)
|
|
{
|
|
DerivedV VV;
|
|
DerivedF FF;
|
|
Eigen::Matrix<size_t,Eigen::Dynamic,1> Vsizes,Fsizes;
|
|
igl::combine(Vlist,Flist,VV,FF,Vsizes,Fsizes);
|
|
return mesh_boolean(VV,FF,Fsizes,wind_num_op,keep,VC,FC,J);
|
|
}
|
|
|
|
template <
|
|
typename DerivedV,
|
|
typename DerivedF,
|
|
typename DerivedVC,
|
|
typename DerivedFC,
|
|
typename DerivedJ>
|
|
IGL_INLINE bool igl::copyleft::cgal::mesh_boolean(
|
|
const std::vector<DerivedV > & Vlist,
|
|
const std::vector<DerivedF > & Flist,
|
|
const MeshBooleanType & type,
|
|
Eigen::PlainObjectBase<DerivedVC > & VC,
|
|
Eigen::PlainObjectBase<DerivedFC > & FC,
|
|
Eigen::PlainObjectBase<DerivedJ > & J)
|
|
{
|
|
DerivedV VV;
|
|
DerivedF FF;
|
|
Eigen::Matrix<size_t,Eigen::Dynamic,1> Vsizes,Fsizes;
|
|
igl::combine(Vlist,Flist,VV,FF,Vsizes,Fsizes);
|
|
std::function<int(const int, const int)> keep;
|
|
std::function<int(const Eigen::Matrix<int,1,Eigen::Dynamic>) > wind_num_op;
|
|
mesh_boolean_type_to_funcs(type,wind_num_op,keep);
|
|
return mesh_boolean(VV,FF,Fsizes,wind_num_op,keep,VC,FC,J);
|
|
}
|
|
|
|
template <
|
|
typename DerivedVV,
|
|
typename DerivedFF,
|
|
typename Derivedsizes,
|
|
typename DerivedVC,
|
|
typename DerivedFC,
|
|
typename DerivedJ>
|
|
IGL_INLINE bool igl::copyleft::cgal::mesh_boolean(
|
|
const Eigen::MatrixBase<DerivedVV > & VV,
|
|
const Eigen::MatrixBase<DerivedFF > & FF,
|
|
const Eigen::MatrixBase<Derivedsizes> & sizes,
|
|
const std::function<int(const Eigen::Matrix<int,1,Eigen::Dynamic>) >& wind_num_op,
|
|
const std::function<int(const int, const int)> & keep,
|
|
Eigen::PlainObjectBase<DerivedVC > & VC,
|
|
Eigen::PlainObjectBase<DerivedFC > & FC,
|
|
Eigen::PlainObjectBase<DerivedJ > & J)
|
|
{
|
|
#ifdef MESH_BOOLEAN_TIMING
|
|
const auto & tictoc = []() -> double
|
|
{
|
|
static double t_start = igl::get_seconds();
|
|
double diff = igl::get_seconds()-t_start;
|
|
t_start += diff;
|
|
return diff;
|
|
};
|
|
const auto log_time = [&](const std::string& label) -> void {
|
|
std::cout << "mesh_boolean." << label << ": "
|
|
<< tictoc() << std::endl;
|
|
};
|
|
tictoc();
|
|
#endif
|
|
typedef typename DerivedVC::Scalar Scalar;
|
|
typedef CGAL::Epeck Kernel;
|
|
typedef Kernel::FT ExactScalar;
|
|
typedef Eigen::Matrix<Scalar,Eigen::Dynamic,3> MatrixX3S;
|
|
typedef Eigen::Matrix<typename DerivedJ::Scalar,Eigen::Dynamic,1> VectorXJ;
|
|
typedef Eigen::Matrix<
|
|
ExactScalar,
|
|
Eigen::Dynamic,
|
|
Eigen::Dynamic,
|
|
DerivedVC::IsRowMajor> MatrixXES;
|
|
MatrixXES V;
|
|
DerivedFC F;
|
|
VectorXJ CJ;
|
|
{
|
|
Eigen::VectorXi I;
|
|
igl::copyleft::cgal::RemeshSelfIntersectionsParam params;
|
|
params.stitch_all = true;
|
|
MatrixXES Vr;
|
|
DerivedFC Fr;
|
|
Eigen::MatrixXi IF;
|
|
igl::copyleft::cgal::remesh_self_intersections(
|
|
VV, FF, params, Vr, Fr, IF, CJ, I);
|
|
assert(I.size() == Vr.rows());
|
|
// Merge coinciding vertices into non-manifold vertices.
|
|
std::for_each(Fr.data(), Fr.data()+Fr.size(),
|
|
[&I](typename DerivedFC::Scalar& a) { a=I[a]; });
|
|
// Remove unreferenced vertices.
|
|
Eigen::VectorXi UIM;
|
|
igl::remove_unreferenced(Vr, Fr, V, F, UIM);
|
|
}
|
|
#ifdef MESH_BOOLEAN_TIMING
|
|
log_time("resolve_self_intersection");
|
|
#endif
|
|
|
|
// Compute edges of (F) --> (E,uE,EMAP,uE2E)
|
|
Eigen::MatrixXi E, uE;
|
|
Eigen::VectorXi EMAP;
|
|
std::vector<std::vector<size_t> > uE2E;
|
|
igl::unique_edge_map(F, E, uE, EMAP, uE2E);
|
|
|
|
// Compute patches (F,EMAP,uE2E) --> (P)
|
|
Eigen::VectorXi P;
|
|
const size_t num_patches = igl::extract_manifold_patches(F, EMAP, uE2E, P);
|
|
#ifdef MESH_BOOLEAN_TIMING
|
|
log_time("patch_extraction");
|
|
#endif
|
|
|
|
// Compute cells (V,F,P,E,uE,EMAP) -> (per_patch_cells)
|
|
Eigen::MatrixXi per_patch_cells;
|
|
const size_t num_cells =
|
|
igl::copyleft::cgal::extract_cells(
|
|
V, F, P, E, uE, uE2E, EMAP, per_patch_cells);
|
|
#ifdef MESH_BOOLEAN_TIMING
|
|
log_time("cell_extraction");
|
|
#endif
|
|
|
|
// Compute winding numbers on each side of each facet.
|
|
const size_t num_faces = F.rows();
|
|
// W(f,:) --> [w1out,w1in,w2out,w2in, ... wnout,wnint] winding numbers above
|
|
// and below each face w.r.t. each input mesh, so that W(f,2*i) is the
|
|
// winding number above face f w.r.t. input i, and W(f,2*i+1) is the winding
|
|
// number below face f w.r.t. input i.
|
|
Eigen::MatrixXi W;
|
|
// labels(f) = i means that face f comes from mesh i
|
|
Eigen::VectorXi labels(num_faces);
|
|
// cumulative sizes
|
|
Derivedsizes cumsizes;
|
|
igl::cumsum(sizes,1,cumsizes);
|
|
const size_t num_inputs = sizes.size();
|
|
std::transform(
|
|
CJ.data(),
|
|
CJ.data()+CJ.size(),
|
|
labels.data(),
|
|
// Determine which input mesh birth face i comes from
|
|
[&num_inputs,&cumsizes](int i)->int
|
|
{
|
|
for(int k = 0;k<num_inputs;k++)
|
|
{
|
|
if(i<cumsizes(k)) return k;
|
|
}
|
|
assert(false && "Birth parent index out of range");
|
|
return -1;
|
|
});
|
|
bool valid = true;
|
|
if (num_faces > 0)
|
|
{
|
|
valid = valid &
|
|
igl::copyleft::cgal::propagate_winding_numbers(
|
|
V, F, uE, uE2E, num_patches, P, num_cells, per_patch_cells, labels, W);
|
|
} else
|
|
{
|
|
W.resize(0, 2*num_inputs);
|
|
}
|
|
assert((size_t)W.rows() == num_faces);
|
|
// If W doesn't have enough columns, pad with zeros
|
|
if (W.cols() <= 2*num_inputs)
|
|
{
|
|
const int old_ncols = W.cols();
|
|
W.conservativeResize(num_faces,2*num_inputs);
|
|
W.rightCols(2*num_inputs-old_ncols).setConstant(0);
|
|
}
|
|
assert((size_t)W.cols() == 2*num_inputs);
|
|
#ifdef MESH_BOOLEAN_TIMING
|
|
log_time("propagate_input_winding_number");
|
|
#endif
|
|
|
|
// Compute resulting winding number.
|
|
Eigen::MatrixXi Wr(num_faces, 2);
|
|
for (size_t i=0; i<num_faces; i++)
|
|
{
|
|
// Winding number vectors above and below
|
|
Eigen::RowVectorXi w_out(1,num_inputs), w_in(1,num_inputs);
|
|
for(size_t k =0;k<num_inputs;k++)
|
|
{
|
|
w_out(k) = W(i,2*k+0);
|
|
w_in(k) = W(i,2*k+1);
|
|
}
|
|
Wr(i,0) = wind_num_op(w_out);
|
|
Wr(i,1) = wind_num_op(w_in);
|
|
}
|
|
#ifdef MESH_BOOLEAN_TIMING
|
|
log_time("compute_output_winding_number");
|
|
#endif
|
|
|
|
#ifdef SMALL_CELL_REMOVAL
|
|
igl::copyleft::cgal::relabel_small_immersed_cells(
|
|
V, F, num_patches, P, num_cells, per_patch_cells, 1e-3, Wr);
|
|
#endif
|
|
|
|
// Extract boundary separating inside from outside.
|
|
auto index_to_signed_index = [&](size_t i, bool ori) -> int
|
|
{
|
|
return (i+1)*(ori?1:-1);
|
|
};
|
|
//auto signed_index_to_index = [&](int i) -> size_t {
|
|
// return abs(i) - 1;
|
|
//};
|
|
std::vector<int> selected;
|
|
for(size_t i=0; i<num_faces; i++)
|
|
{
|
|
auto should_keep = keep(Wr(i,0), Wr(i,1));
|
|
if (should_keep > 0)
|
|
{
|
|
selected.push_back(index_to_signed_index(i, true));
|
|
} else if (should_keep < 0)
|
|
{
|
|
selected.push_back(index_to_signed_index(i, false));
|
|
}
|
|
}
|
|
|
|
const size_t num_selected = selected.size();
|
|
DerivedFC kept_faces(num_selected, 3);
|
|
DerivedJ kept_face_indices(num_selected, 1);
|
|
for (size_t i=0; i<num_selected; i++)
|
|
{
|
|
size_t idx = abs(selected[i]) - 1;
|
|
if (selected[i] > 0)
|
|
{
|
|
kept_faces.row(i) = F.row(idx);
|
|
} else
|
|
{
|
|
kept_faces.row(i) = F.row(idx).reverse();
|
|
}
|
|
kept_face_indices(i, 0) = CJ[idx];
|
|
}
|
|
#ifdef MESH_BOOLEAN_TIMING
|
|
log_time("extract_output");
|
|
#endif
|
|
|
|
// Finally, remove duplicated faces and unreferenced vertices.
|
|
{
|
|
DerivedFC G;
|
|
DerivedJ JJ;
|
|
igl::resolve_duplicated_faces(kept_faces, G, JJ);
|
|
igl::slice(kept_face_indices, JJ, 1, J);
|
|
|
|
#ifdef DOUBLE_CHECK_EXACT_OUTPUT
|
|
{
|
|
// Sanity check on exact output.
|
|
igl::copyleft::cgal::RemeshSelfIntersectionsParam params;
|
|
params.detect_only = true;
|
|
params.first_only = true;
|
|
MatrixXES dummy_VV;
|
|
DerivedFC dummy_FF, dummy_IF;
|
|
Eigen::VectorXi dummy_J, dummy_IM;
|
|
igl::copyleft::cgal::SelfIntersectMesh<
|
|
Kernel,
|
|
MatrixXES, DerivedFC,
|
|
MatrixXES, DerivedFC,
|
|
DerivedFC,
|
|
Eigen::VectorXi,
|
|
Eigen::VectorXi
|
|
> checker(V, G, params,
|
|
dummy_VV, dummy_FF, dummy_IF, dummy_J, dummy_IM);
|
|
if (checker.count != 0)
|
|
{
|
|
throw "Self-intersection not fully resolved.";
|
|
}
|
|
}
|
|
#endif
|
|
|
|
MatrixX3S Vs;
|
|
assign(V,Vs);
|
|
Eigen::VectorXi newIM;
|
|
igl::remove_unreferenced(Vs,G,VC,FC,newIM);
|
|
}
|
|
#ifdef MESH_BOOLEAN_TIMING
|
|
log_time("clean_up");
|
|
#endif
|
|
return valid;
|
|
}
|
|
|
|
template <
|
|
typename DerivedVA,
|
|
typename DerivedFA,
|
|
typename DerivedVB,
|
|
typename DerivedFB,
|
|
typename DerivedVC,
|
|
typename DerivedFC>
|
|
IGL_INLINE bool igl::copyleft::cgal::mesh_boolean(
|
|
const Eigen::MatrixBase<DerivedVA > & VA,
|
|
const Eigen::MatrixBase<DerivedFA > & FA,
|
|
const Eigen::MatrixBase<DerivedVB > & VB,
|
|
const Eigen::MatrixBase<DerivedFB > & FB,
|
|
const MeshBooleanType & type,
|
|
Eigen::PlainObjectBase<DerivedVC > & VC,
|
|
Eigen::PlainObjectBase<DerivedFC > & FC)
|
|
{
|
|
Eigen::Matrix<typename DerivedFC::Index, Eigen::Dynamic,1> J;
|
|
return igl::copyleft::cgal::mesh_boolean(VA,FA,VB,FB,type,VC,FC,J);
|
|
}
|
|
|
|
#ifdef IGL_STATIC_LIBRARY
|
|
// Explicit template instantiation
|
|
// generated by autoexplicit.sh
|
|
template bool igl::copyleft::cgal::mesh_boolean<Eigen::Matrix<CGAL::Lazy_exact_nt<CGAL::Gmpq>, 8, 3, 0, 8, 3>, Eigen::Matrix<int, 12, 3, 0, 12, 3>, Eigen::Matrix<double, -1, 3, 1, -1, 3>, Eigen::Matrix<int, -1, 3, 1, -1, 3>, Eigen::Matrix<CGAL::Lazy_exact_nt<CGAL::Gmpq>, -1, -1, 1, -1, -1>, Eigen::Matrix<int, -1, -1, 0, -1, -1>, Eigen::Matrix<int, -1, 1, 0, -1, 1> >(Eigen::MatrixBase<Eigen::Matrix<CGAL::Lazy_exact_nt<CGAL::Gmpq>, 8, 3, 0, 8, 3> > const&, Eigen::MatrixBase<Eigen::Matrix<int, 12, 3, 0, 12, 3> > const&, Eigen::MatrixBase<Eigen::Matrix<double, -1, 3, 1, -1, 3> > const&, Eigen::MatrixBase<Eigen::Matrix<int, -1, 3, 1, -1, 3> > const&, igl::MeshBooleanType const&, Eigen::PlainObjectBase<Eigen::Matrix<CGAL::Lazy_exact_nt<CGAL::Gmpq>, -1, -1, 1, -1, -1> >&, Eigen::PlainObjectBase<Eigen::Matrix<int, -1, -1, 0, -1, -1> >&, Eigen::PlainObjectBase<Eigen::Matrix<int, -1, 1, 0, -1, 1> >&);
|
|
// generated by autoexplicit.sh
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