added variational shape approximation partition of the mesh both
for triangle meshes and for vertex meshes
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09e0ccc62c
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@ -0,0 +1,921 @@
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#ifndef VCGLIB_REGION_GROWING_VERTEX_
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#define VCGLIB_REGION_GROWING_VERTEX_
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#include <list>
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#include <vector>
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#include <deque>
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#include <vcg/complex/allocate.h>
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#include <vcg/complex/append.h>
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#include <vcg/space/fitting3.h>
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#include <vcg/space/color4.h>
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//#include <vcg/complex/algorithms/update/quality.h>
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namespace vcg{
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namespace tri{
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/**
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Element and associated error
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*/
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template <class ElemType>
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struct ElemError{
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ElemType * f;
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float val;
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ElemError(){};
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ElemError(ElemType * _f,double _val):f(_f),val(_val){}
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const bool operator <(const ElemError & o) const {return val < o.val;}
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};
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/**
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Base class to define a region of a mesh
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*/
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template<class MeshType, class ElemType>
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struct RegionBase{
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RegionBase():isd(false),size(0){}
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typedef typename MeshType MeshType;
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typedef typename ElemType::CoordType CoordType;
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typedef typename ElemType::CoordType::ScalarType ScalarType;
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typedef typename std::list<RegionBase*>::iterator AdjIterator;
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typedef ElemError<ElemType> ElemError;
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typedef typename std::vector<ElemType*>::iterator ElemIte;
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// elem belonging to the region
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std::vector<ElemType*> elems;
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// adjacent regions
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std::list<RegionBase*> adj,nx_adj;
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ElemError worst;
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int id,size;
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int cleansize;
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ScalarType epsilon;
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ScalarType approx_err;
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ScalarType approx_var;
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int changed;
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bool isd;
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void Clean(){
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adj.sort();
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adj.unique();
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nx_adj.clear();
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}
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void Connect( RegionBase * tr){
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adj.push_back(tr);
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}
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void UpdateError( ){
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ElemIte vi;
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float err=0,var=0,max_err=-1.0;
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for(vi=elems.begin(); vi != elems.end(); ++vi)
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{
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float e =Evaluate(**vi);
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err+=e;
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if(e > max_err) {
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worst.val = e;
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|
worst.f = *vi;
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||||||
|
max_err = e;
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||||||
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}
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||||||
|
}
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||||||
|
approx_err =err;
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||||||
|
var = 0.0;
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||||||
|
approx_var = var;
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}
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ScalarType Mergeable( RegionBase & tr){
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/*
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two regions are mergeable if:
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- they have the same planes
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||||||
|
- they have an extreme in common
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or
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|
- one is surrounded by the other which is much bigger
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*/
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//if(!Similar(this->p,tr.p))
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// return false;
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vcg::Plane3<ScalarType> plane;
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ScalarType fit_error,new_error=0;
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if( (this->adj.size() == 1) && (tr.elems.size()/float(this->elems.size()) > 5) ||
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|
(tr.adj.size() == 1) && (this->elems.size()/float(tr.elems.size()) > 5)
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|
)
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return true;
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std::vector<ElemType*> merged;
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merged.insert(merged.end(),this->elems.begin(),this->elems.end());
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||||||
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merged.insert(merged.end(),tr.elems.begin(),tr.elems.end());
|
||||||
|
Fit(merged,plane,fit_error);
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|
for(std::vector<ElemType*> ::iterator vi= merged.begin(); vi != merged.end(); ++vi)
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|
new_error+= Evaluate(**vi);
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||||||
|
new_error/=merged.size();
|
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||||||
|
return new_error < this->approx_err * (elems.size()/float(merged.size()))+tr.approx_err * (tr.elems.size()/float(merged.size())) ;
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|
}
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/// pure virtual function to define how to fit the primitive onto this region
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virtual void Fit(std::vector<ElemType*>& verts, vcg::Plane3f & plane, float & err) = 0;
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|
/// pure virtual function to define how to fit the evaluate the actio of adding and element "e" to this region
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|
virtual ScalarType Evaluate( ElemType & e) = 0;
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|
/// pure virtual function to init the primitive with the element
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|
virtual void Init(ElemType*) = 0;
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};
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||||||
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/**
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|
Base class to define a region grower, i.e. a floo algorithm to partion the mesh in regions
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|
*/
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template < class RegionType>
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|
struct RegionGrower{
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|
typedef typename RegionType RegionType;
|
||||||
|
typedef typename RegionType::MeshType MeshType;
|
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|
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|
typedef typename RegionType::ElemType ElemType;
|
||||||
|
typedef typename RegionType::ScalarType ScalarType;
|
||||||
|
|
||||||
|
typedef typename std::list<RegionType> ::iterator TriRegIterator;
|
||||||
|
typedef typename std::list<RegionBase<MeshType,ElemType>* >::iterator AdjIterator;
|
||||||
|
typedef typename RegionType::ElemError ElemError;
|
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||||||
|
struct CandiElem{
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||||||
|
ElemType * f;
|
||||||
|
float val;
|
||||||
|
RegionType * r;
|
||||||
|
CandiElem(){};
|
||||||
|
CandiElem(ElemType * _f,double _val,RegionType * _r):f(_f),val(_val),r(_r){}
|
||||||
|
const bool operator <(const CandiElem & o) const {return val < o.val;}
|
||||||
|
};
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||||||
|
|
||||||
|
struct ErrorEval {
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||||||
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void Add(const float & v){
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||||||
|
{
|
||||||
|
if(v < samples[i_min]) i_min = 0; else {++i_min;
|
||||||
|
if(v > samples[i_max]) i_max = 0;else ++i_max;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
if(i_min == samples.size()) {i_min = 0; for(int i= 0; i < samples.size()-1; ++i) if(samples[i]<samples[i_min]) i_min = i; ++i_min; }
|
||||||
|
if(i_max == samples.size()) {i_max = 0; for(int i= 0; i < samples.size()-1; ++i) if(samples[i]>samples[i_max]) i_max = i; ++i_max;}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
samples.pop_back();samples.push_front(v);
|
||||||
|
boxes.pop_back(); boxes.push_front(vcg::Point2f(samples[i_min],samples[i_max]));
|
||||||
|
++ns ;
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||||||
|
}
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||||||
|
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|
float BoxOverlap(){
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||||||
|
float maxsize = std::max( boxes.back()[1]-boxes.back()[0], (*boxes.begin())[1]-(*boxes.begin())[0]);
|
||||||
|
float overlap = std::max(0.f, std::min(boxes.back()[1],(*boxes.begin())[1])-std::max(boxes.back()[0],(*boxes.begin())[0]));
|
||||||
|
assert(overlap <= maxsize);
|
||||||
|
return (maxsize > 0.f)?overlap / maxsize:0.0;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
float RelativeDecrease(){
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|
if(ns<4) return std::numeric_limits<float>::max();
|
||||||
|
return fabs(samples[std::min<unsigned int>(samples.size()-1,ns)]-samples[0]);
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|
}
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void Init(int n ){
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||||||
|
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||||||
|
samples.clear();
|
||||||
|
boxes.clear();
|
||||||
|
for(int i = 0 ; i < n; ++i) samples.push_front(std::numeric_limits<float>::max());
|
||||||
|
for(int i = 0 ; i < n; ++i) boxes.push_front(vcg::Point2f(n,n-i));
|
||||||
|
i_max = i_min = 0;
|
||||||
|
ns = 0;
|
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|
}
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|
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|
private:
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|
int i_min,i_max; // index of min and max element in the queue
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|
std::deque<float> samples;
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||||||
|
std::deque<vcg::Point2f> boxes;
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||||||
|
int ns;
|
||||||
|
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||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
RegionGrower():lastAdded(NULL),ave_error(-1),ave_var(-1),n_steps(0){}
|
||||||
|
|
||||||
|
std::list<RegionType> regions;
|
||||||
|
std::vector<RegionType*> toTunnel;
|
||||||
|
std::vector<RegionType*> workingset;
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||||||
|
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||||||
|
int n_faces,target_max_regions;
|
||||||
|
ElemType * lastAdded;
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||||||
|
ScalarType ave_error // average error (over single regions' error)
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||||||
|
,ave_var// average variance (over single regions' error)
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||||||
|
,changed // faces that have changed from previous step ([0..1))
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|
,err
|
||||||
|
,target_error; // taget error
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|
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|
ElemType * worst;
|
||||||
|
ScalarType worst_err ;
|
||||||
|
MeshType * m;
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||||||
|
|
||||||
|
ErrorEval erroreval;
|
||||||
|
unsigned int n_steps;// number of steps done
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|
std::vector<CandiElem> elemheap;
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||||||
|
std::vector<ElemError > elemerr;
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||||||
|
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||||||
|
void Init(MeshType & mesh, int n_seeds,int max_regions, float max_err){
|
||||||
|
erroreval.Init(10);
|
||||||
|
m = &mesh;
|
||||||
|
target_error = mesh.bbox.Diag()*max_err;
|
||||||
|
target_max_regions = max_regions;
|
||||||
|
regions.clear();
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
/// add a region
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||||||
|
void AddRegion(const RegionType & r){regions.push_back(r);}
|
||||||
|
|
||||||
|
/// remove a region
|
||||||
|
void DeleteRegion(const typename std::list<RegionType>::iterator & ri){std::remove(ri);}
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
void PushHeap(std::vector<ElemType*> & candi, RegionType & r){
|
||||||
|
typename std::vector<ElemType*>::iterator ci;
|
||||||
|
for(ci = candi.begin(); ci != candi.end(); ++ci)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
elemheap.push_back(CandiElem( *ci,-r.Evaluate(*(*ci)), &r));
|
||||||
|
push_heap(elemheap.begin(),elemheap.end());
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
/// make two regions adjacent
|
||||||
|
void Connect(RegionType * r1,RegionType * r2){
|
||||||
|
assert(r1!=r2);
|
||||||
|
r1->Connect(r2);
|
||||||
|
r2->Connect(r1);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
/// initialize a region
|
||||||
|
void CreateRegion(ElemType * vi){
|
||||||
|
AddRegion(RegionType());
|
||||||
|
RegionType & tr =regions.back();
|
||||||
|
AddElemToRegion(tr,vi);
|
||||||
|
tr.Refit();
|
||||||
|
tr.color = vcg::Color4b::Scatter(2000,(int)regions.size());
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
void AddElemToRegion( RegionType & r, ElemType * v){
|
||||||
|
r.elems.push_back(v);
|
||||||
|
B(v) = (RegionType*) &r;
|
||||||
|
if(B(v)!=B_old(v)) ++r.changed;
|
||||||
|
B_old(v) = B(v);
|
||||||
|
++r.size;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
/// for each region take the candidates and fill in elemheap
|
||||||
|
void Refill( ){
|
||||||
|
elemheap.clear();
|
||||||
|
typename std::list<RegionType>::iterator ri;
|
||||||
|
std::vector<ElemType*> candi;
|
||||||
|
for(ri = regions.begin(); ri != regions.end(); ++ri) if(!(*ri).isd)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
candi.clear();
|
||||||
|
Candidates((*ri),candi);
|
||||||
|
PushHeap(candi,*ri);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
std::make_heap(elemheap.begin(),elemheap.end());
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
/// check if the iteration converged
|
||||||
|
bool IsRelaxed(){
|
||||||
|
ScalarType _ave_error=0;
|
||||||
|
ScalarType _ave_var= 0;
|
||||||
|
ScalarType _changed = 0.0;
|
||||||
|
int nr=0;
|
||||||
|
|
||||||
|
typename std::list<RegionType>::iterator ri;
|
||||||
|
worst=NULL;;
|
||||||
|
worst_err = -1;
|
||||||
|
for(ri = regions.begin(); ri != regions.end(); ++ri) if(!(*ri).isd){
|
||||||
|
++nr;
|
||||||
|
n_faces+=(*ri).elems.size();
|
||||||
|
(*ri).UpdateError();
|
||||||
|
_ave_error+=(*ri).approx_err;
|
||||||
|
_ave_var+=(*ri).approx_var;
|
||||||
|
_changed+=(*ri).changed;
|
||||||
|
(*ri).changed=0;
|
||||||
|
if((*ri).worst.val*(*ri).size > worst_err){
|
||||||
|
worst = (*ri).worst.f;
|
||||||
|
worst_err = (*ri).worst.val*(*ri).size;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
_ave_error/=nr;
|
||||||
|
_ave_var/=nr;
|
||||||
|
_changed/=n_faces;
|
||||||
|
n_faces = 0;
|
||||||
|
|
||||||
|
erroreval.Add(_ave_error);
|
||||||
|
printf("Err: %f ov: %f Dec: %f \n",_ave_error,erroreval.BoxOverlap(),erroreval.RelativeDecrease());
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
return (erroreval.BoxOverlap() > 0.95) || (erroreval.RelativeDecrease() < 0.01*_ave_error);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
/// merge two regions
|
||||||
|
void Merge(RegionType & r0,RegionBase<typename RegionType::MeshType,typename RegionType::ElemType> & r1){
|
||||||
|
assert(!r1.isd);
|
||||||
|
typename RegionType::ElemIte vi;
|
||||||
|
AdjIterator ai;
|
||||||
|
for(vi = r1.elems.begin();vi != r1.elems.end(); ++vi)
|
||||||
|
AddElemToRegion(r0,(*vi));
|
||||||
|
for(ai= r1.adj.begin(); ai != r1.adj.end();++ai)
|
||||||
|
if( !(*ai)->isd && (*ai)!=&r0)
|
||||||
|
r0.nx_adj.push_back(*ai);
|
||||||
|
|
||||||
|
r1.elems.clear();
|
||||||
|
r1.isd = true;
|
||||||
|
r0.Refit();
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
/// clean degeneracies: look for very small regions in the middle of a single regions (and similar cases)
|
||||||
|
bool IsToTunnel(RegionType * r){
|
||||||
|
return (r->elems.size()<2);
|
||||||
|
|
||||||
|
}
|
||||||
|
/// clean degeneracies: look for very small regions in the middle of a single regions (and similar cases)
|
||||||
|
void ComputeToTunnel(){
|
||||||
|
typename std::list<RegionType>::iterator ri;
|
||||||
|
for(ri = regions.begin(); ri != regions.end(); ++ri)
|
||||||
|
if(IsToTunnel(&(*ri)))
|
||||||
|
toTunnel.push_back(&(*ri));
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
void GrowStepOnce(){
|
||||||
|
if(elemheap.empty()) return;
|
||||||
|
CandiElem cf;
|
||||||
|
std::vector<ElemType*> toAdd;
|
||||||
|
std::pop_heap(elemheap.begin(),elemheap.end());
|
||||||
|
cf = elemheap.back();
|
||||||
|
//printf("err:%f\n",cf.val);
|
||||||
|
elemheap.pop_back();
|
||||||
|
if (B(cf.f)==NULL){
|
||||||
|
AddElemToRegion( *cf.r,cf.f); // ads to region
|
||||||
|
lastAdded = &*cf.f;
|
||||||
|
|
||||||
|
for(int i =0; i < cf.f->SizeNeigh();++i)
|
||||||
|
if((B(cf.f ->Neigh(i)) == NULL) )
|
||||||
|
toAdd.push_back(cf.f->Neigh(i));
|
||||||
|
else
|
||||||
|
if(B(cf.f ->Neigh(i)) != B(cf.f))
|
||||||
|
Connect((RegionType*)B(cf.f->Neigh(i)),(RegionType*)cf.r);
|
||||||
|
PushHeap(toAdd,*cf.r);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
else
|
||||||
|
{
|
||||||
|
if ( B(cf.f) != (RegionType*)(cf.r) )
|
||||||
|
Connect((RegionType*)B(cf.f),(RegionType*)cf.r);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
/// Execute and iteration
|
||||||
|
void GrowStep(){
|
||||||
|
CandiElem cf;
|
||||||
|
typename std::list<RegionType>::iterator ri;
|
||||||
|
|
||||||
|
n_steps++;
|
||||||
|
for(ri = regions.begin(); ri != regions.end(); ++ri) if(!(*ri).isd)
|
||||||
|
(*ri).Clean();
|
||||||
|
|
||||||
|
/*printf("Heap size %d\n", elemheap.size());*/
|
||||||
|
while(!elemheap.empty() ){
|
||||||
|
std::vector<ElemType*> toAdd;
|
||||||
|
std::pop_heap(elemheap.begin(),elemheap.end());
|
||||||
|
cf = elemheap.back();
|
||||||
|
//printf("err:%f\n",cf.val);
|
||||||
|
elemheap.pop_back();
|
||||||
|
if (B(cf.f)==NULL){
|
||||||
|
AddElemToRegion( *cf.r,cf.f); // ads to region
|
||||||
|
lastAdded = &*cf.f;
|
||||||
|
|
||||||
|
for(int i =0; i < cf.f->SizeNeigh();++i)
|
||||||
|
if((B(cf.f ->Neigh(i)) == NULL) )
|
||||||
|
toAdd.push_back(cf.f->Neigh(i));
|
||||||
|
else
|
||||||
|
if(B(cf.f ->Neigh(i)) != B(cf.f))
|
||||||
|
Connect((RegionType*)B(cf.f->Neigh(i)),(RegionType*)cf.r);
|
||||||
|
PushHeap(toAdd,*cf.r);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
else
|
||||||
|
{
|
||||||
|
if ( B(cf.f) != (RegionType*)(cf.r) )
|
||||||
|
Connect((RegionType*)B(cf.f),(RegionType*)cf.r);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
int h = (int) elemheap.size();
|
||||||
|
|
||||||
|
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||||||
|
//printf("----> %d\n",h);
|
||||||
|
}
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||||||
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||||||
|
/// try to merge similare adjacent regions
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||||||
|
unsigned int MergeStep(){
|
||||||
|
TriRegIterator tri;
|
||||||
|
unsigned int merged = 0;
|
||||||
|
typename RegionType::AdjIterator ai;
|
||||||
|
for(tri = regions.begin(); tri != regions.end(); ++tri) if(!(*tri).isd) (*tri).Clean();
|
||||||
|
for(tri = regions.begin(); tri != regions.end(); ++tri)if(!(*tri).isd)
|
||||||
|
for(ai = (*tri).adj.begin(); ai != (*tri).adj.end(); ++ai) if(!(*ai)->isd)
|
||||||
|
if((*tri).Mergeable(*(*ai))){
|
||||||
|
Merge((*tri),*(*ai));
|
||||||
|
merged++;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
for(tri = regions.begin(); tri != regions.end(); ++tri){
|
||||||
|
for(ai = (*tri).nx_adj.begin(); ai != (*tri).nx_adj.end();++ai)
|
||||||
|
if(!(*ai)->isd)
|
||||||
|
(*tri).adj.push_back(*ai);
|
||||||
|
(*tri).adj.sort();
|
||||||
|
(*tri).adj.unique();
|
||||||
|
}
|
||||||
|
return merged;
|
||||||
|
}
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||||||
|
|
||||||
|
/// re-init all for a new itearation
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||||||
|
bool Restart(){
|
||||||
|
std::vector<ElemType*> candi;
|
||||||
|
TriRegIterator ri;
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|
elemheap.clear();
|
||||||
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|
printf("#regions: %d",this->regions.size());
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||||||
|
ComputeToTunnel();
|
||||||
|
if(IsRelaxed()){
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||||||
|
printf("R worst_err:%f, target_error %f \n",worst_err ,target_error);
|
||||||
|
if( (worst_err <= target_error) || (regions.size() >= target_max_regions))
|
||||||
|
return false;
|
||||||
|
else
|
||||||
|
{ printf("Add Region \n");
|
||||||
|
erroreval.Init(10);
|
||||||
|
ElemError wrs;
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||||||
|
wrs.f = worst;
|
||||||
|
wrs.val = worst_err;
|
||||||
|
printf("worst triangle error %f\n",worst_err);
|
||||||
|
|
||||||
|
CreateRegion(wrs.f);// CreateRegion changes wr->r
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||||||
|
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||||||
|
// reset state variables
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ave_error=-1;
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|
ave_var=-1;
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|
err=0.0;
|
||||||
|
changed=0;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
printf("\n");
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
//
|
||||||
|
printf("tunnelling %d regions\n",toTunnel.size());
|
||||||
|
std::vector<RegionType*>::iterator it;
|
||||||
|
for(it = toTunnel.begin(); it != toTunnel.end(); ++it)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
RegionType * r = *it;
|
||||||
|
typename RegionType::ElemType * e;
|
||||||
|
typename RegionType::ElemIte vi;
|
||||||
|
for(vi = r->elems.begin(); vi != r->elems.end(); ++vi) B(*vi) = NULL;
|
||||||
|
r->elems.clear();
|
||||||
|
do{e = RandomElem();} while( (B(e)!=NULL) && !IsToTunnel(B(e)));
|
||||||
|
AddElemToRegion(*r,e);
|
||||||
|
r->Refit();
|
||||||
|
//r->color = vcg::Color4b::Scatter(2000,(int)regions.size());
|
||||||
|
//r->Init(e);
|
||||||
|
Candidates(*r ,candi); // take the candidatees
|
||||||
|
PushHeap(candi,(*r )); // put the faces on to the heap
|
||||||
|
}
|
||||||
|
toTunnel.clear();
|
||||||
|
//
|
||||||
|
|
||||||
|
for(ri = regions.begin(); ri != regions.end(); )
|
||||||
|
if((*ri).isd)
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|
ri = regions.erase(ri);
|
||||||
|
else
|
||||||
|
++ri;
|
||||||
|
|
||||||
|
for(ri = regions.begin(); ri != regions.end(); ++ri)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
candi.clear();
|
||||||
|
(*ri).Refit(); // fit a plane to the region
|
||||||
|
Restart(*ri); // clear stuff in the region, move the seed to the best fitting to the plabne
|
||||||
|
Candidates(*ri,candi); // take the (three) faces candidatees
|
||||||
|
PushHeap(candi,(*ri)); // put the faces on to the heap
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
return true;
|
||||||
|
}
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|
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|
/// re-init a specific region
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|
void Restart(RegionType &r){
|
||||||
|
if(!r.elems.empty()){
|
||||||
|
r.Refit();
|
||||||
|
r.size=0;
|
||||||
|
//float b_err = r.Evaluate(*(*r.elems.begin())),err;
|
||||||
|
ElemType* b_vert =(*r.elems.begin());
|
||||||
|
typename RegionType::ElemIte vi;
|
||||||
|
|
||||||
|
//for( vi = r.elems.begin(); vi != r.elems.end(); ++vi)
|
||||||
|
//{
|
||||||
|
// err = r.Evaluate(**vi);
|
||||||
|
// if(err < b_err)
|
||||||
|
// {
|
||||||
|
// b_err = err;
|
||||||
|
// b_vert = *vi;
|
||||||
|
// }
|
||||||
|
//}
|
||||||
|
|
||||||
|
b_vert = r.elems[r.elems.size()/2];
|
||||||
|
for( vi = r.elems.begin(); vi != r.elems.end(); ++vi) B(*vi) = NULL;
|
||||||
|
r.elems.clear();
|
||||||
|
r.adj.clear();
|
||||||
|
AddElemToRegion(r,b_vert);
|
||||||
|
r.Init(b_vert);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
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||||||
|
|
||||||
|
// after init, run all the process
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||||||
|
void MakeCharts(){
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|
this->Refill();
|
||||||
|
while(this->Restart()){
|
||||||
|
//do{
|
||||||
|
this->GrowStep();
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
//} while(Restart());
|
||||||
|
}
|
||||||
|
//while(this->MergeStep());
|
||||||
|
}
|
||||||
|
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||||||
|
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|
/// pick a random element
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|
virtual typename RegionType::ElemType * RandomElem() = 0;
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||||||
|
|
||||||
|
/// given an element returns the region to which it is associated (or NULL )
|
||||||
|
virtual RegionType * &B(ElemType *) = 0;
|
||||||
|
/// given an element returns the region to which it was associated (or NULL )
|
||||||
|
virtual RegionType * &B_old(ElemType *) = 0;
|
||||||
|
/// return in c the canidates to be added to the region r
|
||||||
|
virtual void Candidates(RegionType & r, std::vector< typename RegionType::ElemType*> & c) = 0;
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
template < class RegionType>
|
||||||
|
struct RegionGrowerVertex: public RegionGrower<RegionType> {
|
||||||
|
typedef typename RegionType RegionType;
|
||||||
|
typedef typename RegionType::MeshType MeshType;
|
||||||
|
|
||||||
|
typedef typename RegionType::ElemType ElemType;
|
||||||
|
typedef typename RegionType::ScalarType ScalarType;
|
||||||
|
typedef typename std::list<RegionType> ::iterator TriRegIterator;
|
||||||
|
|
||||||
|
typename MeshType:: template PerVertexAttributeHandle<RegionType*> attr_r;
|
||||||
|
typename MeshType:: template PerVertexAttributeHandle<RegionType*> attr_r_old;
|
||||||
|
|
||||||
|
RegionType * &B(ElemType *e){return (RegionType *)attr_r[e];};
|
||||||
|
RegionType * &B_old(ElemType *e){return (RegionType *)attr_r_old[e];}
|
||||||
|
|
||||||
|
void Init(MeshType & mesh, int n_seeds,int max_regions, float max_err){
|
||||||
|
RegionGrower<RegionType>::Init(mesh, n_seeds,max_regions,max_err);
|
||||||
|
|
||||||
|
attr_r = vcg::tri::Allocator<MeshType>::template GetPerVertexAttribute<RegionType*> (*m,"r");
|
||||||
|
if(!vcg::tri::Allocator<MeshType>::IsValidHandle(*m,attr_r))
|
||||||
|
attr_r = vcg::tri::Allocator<MeshType>::template AddPerVertexAttribute<RegionType*> (*m,"r");
|
||||||
|
|
||||||
|
attr_r_old = vcg::tri::Allocator<MeshType>::template GetPerVertexAttribute<RegionType*> (*m,"r_old");
|
||||||
|
if(!vcg::tri::Allocator<MeshType>::IsValidHandle(*m,attr_r_old))
|
||||||
|
attr_r_old = vcg::tri::Allocator<MeshType>::template AddPerVertexAttribute<RegionType*> (*m,"r_old");
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
for(int i = 0; i < m->vert.size(); ++i){
|
||||||
|
attr_r[i] = NULL;
|
||||||
|
attr_r_old[i] = NULL;
|
||||||
|
if( (i%(m->vn/n_seeds))==0)
|
||||||
|
CreateRegion(&m->vert[i]);
|
||||||
|
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
void Candidates(RegionType & r, std::vector< typename RegionType::ElemType*> & c){
|
||||||
|
typename RegionType::VertexIterator vi;
|
||||||
|
|
||||||
|
for(vi = r.elems.begin(); vi!= r.elems.end(); ++vi)
|
||||||
|
for(int i =0; i < (*vi)->SizeNeigh();++i)
|
||||||
|
if((attr_r[(*vi)->Neigh(i)] == NULL) )
|
||||||
|
c.push_back((*vi)->Neigh(i));
|
||||||
|
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
///Export the regions as a collection of meshes
|
||||||
|
void Export(std::vector<MeshType*> & submeshes){
|
||||||
|
|
||||||
|
MeshType::PerVertexAttributeHandle<char> sel = Allocator<MeshType>::AddPerVertexAttribute<char>(*m,"sel");
|
||||||
|
assert(Allocator<MeshType>::IsValidHandle<char>(*m,sel));
|
||||||
|
for( MeshType::VertexIterator vi = m->vert.begin();vi!= m->vert.end(); ++vi)
|
||||||
|
sel[(*vi)] = (*vi).IsS();
|
||||||
|
|
||||||
|
for(TriRegIterator ti = regions.begin(); ti != regions.end(); ++ti){
|
||||||
|
submeshes.push_back(new MeshType());
|
||||||
|
for(std::vector<MeshType::VertexPointer>::iterator vi = (*ti).elems.begin();vi!=(*ti).elems.end(); ++vi)
|
||||||
|
{(*vi)->SetS(); }
|
||||||
|
|
||||||
|
Append<MeshType,MeshType>::Mesh( *submeshes.back(),*m,true);
|
||||||
|
|
||||||
|
for(std::vector<MeshType::VertexPointer>::iterator vi = (*ti).elems.begin();vi!=(*ti).elems.end(); ++vi)
|
||||||
|
{(*vi)->ClearS();}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
for( MeshType::VertexIterator vi = m->vert.begin();vi!= m->vert.end(); ++vi)
|
||||||
|
if(sel[(*vi)]) (*vi).SetS(); else (*vi).ClearS();
|
||||||
|
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
typename MeshType::VertexType * RandomElem(){
|
||||||
|
int id = std::max<int>(0,std::min<int>((rand()/float(RAND_MAX))*m->vert.size()-1,m->vert.size()-1));
|
||||||
|
return &m->vert[id];
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
template < class RegionType>
|
||||||
|
struct RegionGrowerFace: public RegionGrower<RegionType> {
|
||||||
|
typedef typename RegionType RegionType;
|
||||||
|
typedef typename RegionType::MeshType MeshType;
|
||||||
|
|
||||||
|
typedef typename RegionType::ElemType ElemType;
|
||||||
|
typedef typename RegionType::ScalarType ScalarType;
|
||||||
|
typedef typename std::list<RegionType> ::iterator TriRegIterator;
|
||||||
|
|
||||||
|
typename MeshType:: template PerFaceAttributeHandle<RegionType*> attr_r;
|
||||||
|
typename MeshType:: template PerFaceAttributeHandle<RegionType*> attr_r_old;
|
||||||
|
|
||||||
|
RegionType * &B(ElemType *e){return (RegionType *)attr_r[e];};
|
||||||
|
RegionType * &B_old(ElemType *e){return (RegionType *)attr_r_old[e];}
|
||||||
|
|
||||||
|
void Init(MeshType & mesh, int n_seeds,int max_regions, float max_err){
|
||||||
|
RegionGrower<RegionType>::Init(mesh, n_seeds,max_regions,max_err);
|
||||||
|
|
||||||
|
attr_r = vcg::tri::Allocator<MeshType>::template GetPerFaceAttribute<RegionType*> (*m,"r");
|
||||||
|
if(!vcg::tri::Allocator<MeshType>::IsValidHandle(*m,attr_r))
|
||||||
|
attr_r = vcg::tri::Allocator<MeshType>::template AddPerFaceAttribute<RegionType*> (*m,"r");
|
||||||
|
|
||||||
|
attr_r_old = vcg::tri::Allocator<MeshType>::template GetPerFaceAttribute<RegionType*> (*m,"r_old");
|
||||||
|
if(!vcg::tri::Allocator<MeshType>::IsValidHandle(*m,attr_r_old))
|
||||||
|
attr_r_old = vcg::tri::Allocator<MeshType>::template AddPerFaceAttribute<RegionType*> (*m,"r_old");
|
||||||
|
|
||||||
|
for(int i = 0; i < m->face.size(); ++i){
|
||||||
|
attr_r[i] = NULL;
|
||||||
|
attr_r_old[i] = NULL;
|
||||||
|
if( (i%(m->fn/n_seeds))==0)
|
||||||
|
CreateRegion(&m->face[i]);
|
||||||
|
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
void Candidates(RegionType & r, std::vector< typename RegionType::ElemType*> & c){
|
||||||
|
typename RegionType::FaceIterator fi;
|
||||||
|
|
||||||
|
for(fi = r.elems.begin(); fi!= r.elems.end(); ++fi)
|
||||||
|
for(int i =0; i < (*fi)->VN();++i)
|
||||||
|
if((attr_r[(*fi)->FFp(i)] == NULL) )
|
||||||
|
c.push_back((*fi)->FFp(i));
|
||||||
|
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
///Export the regions as a collection of meshes
|
||||||
|
void Export(std::vector<MeshType*> & submeshes){
|
||||||
|
MeshType::PerFaceAttributeHandle<char> sel = Allocator<MeshType>::AddPerFaceAttribute<char>(*m,"sel");
|
||||||
|
assert(Allocator<MeshType>::IsValidHandle<char>(*m,sel));
|
||||||
|
for( MeshType::FaceIterator fi = m->face.begin();fi!= m->face.end(); ++fi)
|
||||||
|
sel[(*fi)] = (*fi).IsS();
|
||||||
|
|
||||||
|
for(TriRegIterator ti = regions.begin(); ti != regions.end(); ++ti){
|
||||||
|
submeshes.push_back(new MeshType());
|
||||||
|
for(std::vector<MeshType::FacePointer>::iterator fi = (*ti).face.begin();fi!=(*ti).face.end(); ++fi)
|
||||||
|
{(*fi)->SetS(); for(unsigned int i = 0; i < 3; ++i) (*fi)->V(i)->SetS();}
|
||||||
|
|
||||||
|
Append<MeshType,MeshType>::Mesh( *submeshes.back(),*m,true);
|
||||||
|
|
||||||
|
for(std::vector<MeshType::FacePointer>::iterator fi = (*ti).face.begin();fi!=(*ti).face.end(); ++fi)
|
||||||
|
{(*fi)->ClearS();for(unsigned int i = 0; i < 3; ++i) (*fi)->V(i)->ClearS();}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
for( MeshType::FaceIterator fi = m->face.begin();fi!= m->face.end(); ++fi)
|
||||||
|
if(sel[(*fi)]) (*fi).SetS(); else (*fi).ClearS();
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
typename MeshType::FaceType * RandomElem(){
|
||||||
|
int id = std::max<int>(0,std::min<int>((rand()/float(RAND_MAX))*m->face.size()-1,m->face.size()-1));
|
||||||
|
return &m->face[id];
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
/**
|
||||||
|
Planar region made of vertices
|
||||||
|
*/
|
||||||
|
template<class MeshType>
|
||||||
|
struct PlanarRegionVertex: public RegionBase<MeshType,typename MeshType::VertexType> {
|
||||||
|
public:
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||||||
|
|
||||||
|
typedef PlanarRegionVertex RegionType;
|
||||||
|
typedef typename MeshType::VertexType ElemType;
|
||||||
|
typedef typename std::vector<ElemType*>::iterator VertexIterator;
|
||||||
|
|
||||||
|
PlanarRegionVertex(): RegionBase<MeshType,typename MeshType::VertexType>(){};
|
||||||
|
|
||||||
|
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|
// planes characterizing the region
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||||||
|
vcg::Plane3<ScalarType,true> p;
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|
CoordType center;
|
||||||
|
vcg::Color4b color;
|
||||||
|
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||||||
|
ScalarType PlaneFittingError(std::vector<CoordType> & samples,vcg::Plane3<float> p);
|
||||||
|
|
||||||
|
// evaluate the gain if the triangle is added to the region
|
||||||
|
ScalarType Evaluate( ElemType & f);
|
||||||
|
|
||||||
|
// refit the plane
|
||||||
|
void Fit(std::vector<ElemType*>& faces, vcg::Plane3f & plane, float & err);
|
||||||
|
void Refit();
|
||||||
|
void Init(ElemType * );
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
template<class MeshType>
|
||||||
|
typename PlanarRegionVertex<MeshType>::ScalarType
|
||||||
|
PlanarRegionVertex< MeshType>:: PlaneFittingError( std::vector<CoordType> & samples,vcg::Plane3<float> p){
|
||||||
|
|
||||||
|
typename PlanarRegionVertex<MeshType>::ScalarType err =0.0;
|
||||||
|
typename std::vector< CoordType>::iterator si;
|
||||||
|
for(si = samples.begin(); si != samples.end(); ++si)
|
||||||
|
err += fabs((*si)*p.Direction()-p.Offset());
|
||||||
|
return err/samples.size();
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
// evaluate the gain if the vertex is added to the region
|
||||||
|
template<class MeshType>
|
||||||
|
typename PlanarRegionVertex<MeshType>::ScalarType PlanarRegionVertex< MeshType>::Evaluate( ElemType & e){
|
||||||
|
//return fabs(vcg::Distance(p,e.P()));
|
||||||
|
return (1-fabs(e.N()*p.Direction()));
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
// refit the planes
|
||||||
|
template<class MeshType>
|
||||||
|
void PlanarRegionVertex< MeshType>::Fit(std::vector<ElemType*>& verts, vcg::Plane3f & plane, float & err){
|
||||||
|
VertexIterator vi;
|
||||||
|
std::vector<CoordType> samples;
|
||||||
|
|
||||||
|
if(verts.size()<3){
|
||||||
|
samples.push_back( (*verts.begin())->P());
|
||||||
|
for(int i = 0; i < (*verts.begin())->SizeNeigh(); ++i)
|
||||||
|
samples.push_back((*verts.begin())->Neigh(i)->P());
|
||||||
|
vcg::PlaneFittingPoints<typename MeshType::ScalarType >(samples,plane);
|
||||||
|
}else
|
||||||
|
if(verts.size()==3){
|
||||||
|
plane.Init(verts[0]->P(),verts[1]->P(),verts[2]->P());
|
||||||
|
}else{
|
||||||
|
for( vi = verts.begin(); vi != verts.end(); ++vi)
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||||||
|
samples.push_back( (*(*vi)).P());
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|
vcg::PlaneFittingPoints<typename MeshType::ScalarType >(samples,plane);
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}
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||||||
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err = PlaneFittingError(samples,plane);
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|
}
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template<class MeshType>
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void PlanarRegionVertex< MeshType>::Refit(){
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Fit(elems,p,this->approx_err);
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}
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|
template<class MeshType>
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||||||
|
void PlanarRegionVertex< MeshType>::Init(ElemType * b){
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||||||
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std::vector<CoordType> samples;
|
||||||
|
samples.push_back(b->P());
|
||||||
|
for(int i = 0; i < b->SizeNeigh(); ++i)
|
||||||
|
samples.push_back(b->Neigh(i)->P());
|
||||||
|
vcg::PlaneFittingPoints<typename MeshType::ScalarType >(samples,this->p);
|
||||||
|
}
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/**
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|
Planar region made of vertices
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*/
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template<class MeshType>
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struct PlanarRegionFace: public RegionBase<MeshType,typename MeshType::FaceType> {
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public:
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typedef PlanarRegionFace RegionType;
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typedef typename MeshType::FaceType ElemType;
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typedef typename std::vector<ElemType*>::iterator FaceIterator;
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PlanarRegionFace(): RegionBase<MeshType,typename MeshType::FaceType>(){};
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// planes characterizing the region
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vcg::Plane3<ScalarType,true> p;
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CoordType center;
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vcg::Color4b color;
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ScalarType PlaneFittingError(std::vector<CoordType> & samples,vcg::Plane3<float> p);
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// evaluate the gain if the triangle is added to the region
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ScalarType Evaluate( ElemType & f);
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// refit the plane
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void Fit(std::vector<ElemType*>& faces, vcg::Plane3f & plane, float & err);
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void Refit();
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void Init(ElemType * );
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};
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template<class MeshType>
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typename PlanarRegionFace<MeshType>::ScalarType
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PlanarRegionFace< MeshType>:: PlaneFittingError( std::vector<CoordType> & samples,vcg::Plane3<float> p){
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typename PlanarRegionFace<MeshType>::ScalarType err =0.0;
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|
typename std::vector< CoordType>::iterator si;
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for(si = samples.begin(); si != samples.end(); ++si)
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err += fabs((*si)*p.Direction()-p.Offset());
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return err/samples.size();
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}
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|
// evaluate the gain if the triangle is added to the region
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template<class MeshType>
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|
typename PlanarRegionFace<MeshType>::ScalarType PlanarRegionFace< MeshType>::Evaluate( ElemType & f){
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||||||
|
// return (f.N()-p.Direction()).SquaredNorm()*f.Q()*0.5;
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||||||
|
return (vcg::NormalizedNormal(f)-p.Direction()).SquaredNorm()*vcg::DoubleArea(f)*0.5;
|
||||||
|
// return vcg::Distance(vcg::Barycenter(f),p)*vcg::DoubleArea(f)*0.5;
|
||||||
|
}
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||||||
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|
// refit the planes
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template<class MeshType>
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void PlanarRegionFace< MeshType>::Fit(std::vector<ElemType*>& faces, vcg::Plane3f & plane, float & err){
|
||||||
|
FaceIterator fi;
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||||||
|
center = CoordType(0.0,0.0,0.0);
|
||||||
|
std::vector<CoordType> samples;
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|
|
||||||
|
if(faces.size()<3){
|
||||||
|
samples.push_back((*faces.begin())->V(0)->P());
|
||||||
|
samples.push_back((*faces.begin())->V(1)->P());
|
||||||
|
samples.push_back((*faces.begin())->V(2)->P());
|
||||||
|
center+=vcg::Barycenter(*(*faces.begin()))*3;
|
||||||
|
}else
|
||||||
|
for( fi = faces.begin(); fi != faces.end(); ++fi)
|
||||||
|
{
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||||||
|
//AddSamples(samples,*(*fi));
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||||||
|
samples.push_back(vcg::Barycenter(*(*fi)));
|
||||||
|
center+=vcg::Barycenter(*(*fi));
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|
}
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|
center*=1/(typename MeshType::ScalarType)(samples.size());
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||||||
|
|
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|
if(samples.size()==3){
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|
plane.SetDirection(vcg::Normal(vcg::Triangle3<typename PlanarRegionFace<MeshType>::ScalarType >(samples[0],samples[1],samples[2])));
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||||||
|
typename MeshType::ScalarType off=samples[0]*plane.Direction();
|
||||||
|
plane.SetOffset(off);
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|
}else
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|
{ vcg::PlaneFittingPoints<typename MeshType::ScalarType >(samples,plane);
|
||||||
|
}
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|
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||||||
|
err = PlaneFittingError(samples,plane);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
template<class MeshType>
|
||||||
|
void PlanarRegionFace< MeshType>::Refit(){
|
||||||
|
Fit(elems,p,this->approx_err);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
template<class MeshType>
|
||||||
|
void PlanarRegionFace< MeshType>::Init(ElemType * b){
|
||||||
|
p.Init(vcg::Barycenter(*b),b->N());
|
||||||
|
}
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||||||
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} // namespace tri
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}// namespace vcg
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#endif
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