Added multiscale curvature computation (UpdateCurvatureLocal)
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c3d20c9b87
commit
1140ca5a32
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@ -61,14 +61,14 @@ public:
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MeshType* m;
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MeshType* m;
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RingWalker(VertexType* v, MeshType* m) : m(m)
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Nring(VertexType* v, MeshType* m) : m(m)
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{
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{
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assert((v - &*m->vert.begin()) < m->vert.size());
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assert((v - &*m->vert.begin()) < m->vert.size());
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insertAndFlag(v);
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insertAndFlag(v);
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}
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}
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~RingWalker()
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~Nring()
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{
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{
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clear();
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clear();
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}
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}
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@ -44,7 +44,11 @@
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#include <vcg/Eigen/Core>
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#include <vcg/Eigen/Core>
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#include <vcg/Eigen/QR>
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#include <vcg/Eigen/QR>
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#include <vcg/Eigen/LU>
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#include <vcg/Eigen/LU>
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#include <vcg/Eigen/SVD>
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// GG include
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#include <vector>
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#include <vcg/complex/trimesh/nring.h>
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namespace vcg {
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namespace vcg {
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@ -310,6 +314,392 @@ class Quadric
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// ---- end Eigen stuff
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// ---- end Eigen stuff
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}
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}
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}
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}
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// GG LOCAL CURVATURE
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class QuadricLocal
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public:
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QuadricLocal ()
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a() = b() = c() = d() = e() = 1.0;
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}
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QuadricLocal (double av, double bv, double cv, double dv, double ev)
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a() = av;
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b() = bv;
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c() = cv;
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d() = dv;
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e() = ev;
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}
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double& a() { return data[0];}
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double& b() { return data[1];}
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double& c() { return data[2];}
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double& d() { return data[3];}
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double& e() { return data[4];}
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double data[5];
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double evaluate(double u, double v)
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{
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return a()*u*u + b()*u*v + c()*v*v + d()*u + e()*v;
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}
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double du(double u, double v)
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{
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return 2.0*a()*u + b()*v + d();
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}
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double dv(double u, double v)
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{
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return 2.0*c()*v + b()*u + e();
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}
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double duv(double u, double v)
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{
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return b();
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}
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double duu(double u, double v)
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{
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return 2.0*a();
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}
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double dvv(double u, double v)
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{
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return 2.0*c();
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}
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static QuadricLocal fit(std::vector<CoordType> &VV, bool svdRes, bool detCheck)
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{
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assert(VV.size() >= 5);
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Eigen::MatrixXd A(VV.size(),5);
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Eigen::MatrixXd b(VV.size(),1);
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Eigen::MatrixXd sol(5,1);
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for(unsigned int c=0; c < VV.size(); ++c)
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{
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double u = VV[c].X();
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double v = VV[c].Y();
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double n = VV[c].Z();
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A(c,0) = u*u;
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A(c,1) = u*v;
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A(c,2) = v*v;
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|
A(c,3) = u;
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|
A(c,4) = v;
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b[c] = n;
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}
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static int count = 0, index = 0;
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double min = 0.000000000001; //1.0e-12
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/*
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if (!count)
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printf("GNE %e\n", min);
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*/
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if (detCheck && ((A.transpose()*A).determinant() < min && (A.transpose()*A).determinant() > -min))
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{
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//A.svd().solve(b, &sol); A.svd().solve(b, &sol);
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//cout << sol << endl;
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printf("Quadric: unsolvable vertex %d %d\n", count, ++index);
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//return Quadric (1, 1, 1, 1, 1);
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|
A.svd().solve(b, &sol);
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return QuadricLocal(sol[0],sol[1],sol[2],sol[3],sol[4]);
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}
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count++;
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//for (int i = 0; i < 100; i++)
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{
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if (svdRes)
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A.svd().solve(b, &sol);
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else
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sol = ((A.transpose()*A).inverse()*A.transpose())*b;
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}
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return QuadricLocal(sol[0],sol[1],sol[2],sol[3],sol[4]);
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}
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};
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static void expandMaxLocal (MeshType & mesh, VertexType *v, int max, std::vector<VertexType*> *vv)
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{
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Nring<MeshType> rw = Nring<MeshType> (v, &mesh);
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do rw.expand (); while (rw.allV.size() < max+1);
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if (rw.allV[0] != v)
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|
printf ("rw.allV[0] != *v\n");
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vv->reserve ((size_t)max);
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for (int i = 1; i < max+1; i++)
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vv->push_back(rw.allV[i]);
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rw.clear();
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}
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static void expandSphereLocal (MeshType & mesh, VertexType *v, float r, int min, std::vector<VertexType*> *vv)
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{
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Nring<MeshType> rw = Nring<MeshType> (v, &mesh);
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bool isInside = true;
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while (isInside)
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{
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rw.expand();
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vv->reserve(rw.allV.size());
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|
typename std::vector<VertexType*>::iterator b = rw.lastV.begin();
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|
typename std::vector<VertexType*>::iterator e = rw.lastV.end();
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|
isInside = false;
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|
while(b != e)
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{
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if (((*b)->P() - v->P()).Norm() < r)
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{
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vv->push_back(*b);;
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|
isInside = true;
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}
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++b;
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}
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}
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|
//printf ("%d\n", vv->size());
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rw.clear();
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|
if (vv->size() < min)
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{
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vv->clear();
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|
expandMaxLocal (mesh, v, min, vv);
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}
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}
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static void getAverageNormal (VertexType *vp, std::vector<VertexType*> &vv, CoordType *ppn)
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{
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*ppn = CoordType (0,0,0);
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|
for (typename std::vector<VertexType*>::iterator vpi = vv.begin(); vpi != vv.end(); ++vpi)
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|
*ppn += (*vpi)->N();
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|
*ppn += (*vp).N();
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|
*ppn /= vv.size() + 1;
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|
ppn->Normalize();
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|
}
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static void applyProjOnPlane (CoordType ppn, std::vector<VertexType*> &vin, std::vector<VertexType*> *vout)
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{
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|
for (typename std::vector<VertexType*>::iterator vpi = vin.begin(); vpi != vin.end(); ++vpi)
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|
if ((*vpi)->N() * ppn > 0.0f)
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|
vout->push_back (*vpi);
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|
}
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static CoordType projectLocal(VertexType* v, VertexType* vp, CoordType ppn)
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{
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return vp->P() - (ppn * ((vp->P() - v->P()) * ppn));
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}
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static void computeReferenceFramesLocal (VertexType *v, CoordType ppn, std::vector<CoordType> *ref)
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{
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vcg::face::VFIterator<FaceType> vfi (v);
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int i = (vfi.I() + 1) % 3;
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VertexTypeP vp = vfi.F()->V(i);
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CoordType x = (projectLocal (v, vp, ppn) - v->P()).Normalize();
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assert(fabs(x * ppn) < 0.1);
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|
*ref = std::vector<CoordType>(3);
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|
(*ref)[0] = x;
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(*ref)[1] = (ppn ^ (*ref)[0]).Normalize();
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|
(*ref)[2] = ppn.Normalize(); //ppn / ppn.Norm();
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|
}
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static void fitQuadricLocal (VertexType *v, std::vector<CoordType> ref, std::vector<VertexType*> &vv, QuadricLocal *q)
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{
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|
bool svdResolution = false;
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bool zeroDeterminantCheck = false;
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std::vector<CoordType> points;
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|
points.reserve (vv.size());
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|
typename std::vector<VertexType*>::iterator b = vv.begin();
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|
typename std::vector<VertexType*>::iterator e = vv.end();
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while(b != e)
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{
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CoordType cp = (*b)->P();
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// vtang non e` il v tangente!!!
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CoordType vTang = cp - v->P();
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double x = vTang * ref[0];
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double y = vTang * ref[1];
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double z = vTang * ref[2];
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|
points.push_back(CoordType(x,y,z));
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|
++b;
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|
}
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|
*q = QuadricLocal::fit (points, svdResolution, zeroDeterminantCheck);
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|
}
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static void finalEigenStuff (VertexType *v, std::vector<CoordType> ref, QuadricLocal q)
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{
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double a = q.a();
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|
double b = q.b();
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|
double c = q.c();
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||||||
|
double d = q.d();
|
||||||
|
double e = q.e();
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||||||
|
|
||||||
|
double E = 1.0 + d*d;
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|
double F = d*e;
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|
double G = 1.0 + e*e;
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|
|
||||||
|
CoordType n = CoordType(-d,-e,1.0).Normalize();
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||||||
|
|
||||||
|
v->N() = ref[0] * n[0] + ref[1] * n[1] + ref[2] * n[2];
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||||||
|
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|
double L = 2.0 * a * n.Z();
|
||||||
|
double M = b * n.Z();
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|
double N = 2 * c * n.Z();
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||||||
|
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|
// ----------------- Eigen stuff
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|
Eigen::Matrix2d m;
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||||||
|
m << L*G - M*F, M*E-L*F, M*E-L*F, N*E-M*F;
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|
m = m / (E*G-F*F);
|
||||||
|
Eigen::SelfAdjointEigenSolver<Eigen::Matrix2d> eig(m);
|
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||||||
|
Eigen::Vector2d c_val = eig.eigenvalues();
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||||||
|
Eigen::Matrix2d c_vec = eig.eigenvectors();
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||||||
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||||||
|
c_val = -c_val;
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||||||
|
|
||||||
|
CoordType v1, v2;
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||||||
|
v1[0] = c_vec[0];
|
||||||
|
v1[1] = c_vec[1];
|
||||||
|
v1[2] = d * v1[0] + e * v1[1];
|
||||||
|
|
||||||
|
v2[0] = c_vec[2];
|
||||||
|
v2[1] = c_vec[3];
|
||||||
|
v2[2] = d * v2[0] + e * v2[1];
|
||||||
|
|
||||||
|
v1 = v1.Normalize();
|
||||||
|
v2 = v2.Normalize();
|
||||||
|
|
||||||
|
CoordType v1global = ref[0] * v1[0] + ref[1] * v1[1] + ref[2] * v1[2];
|
||||||
|
CoordType v2global = ref[0] * v2[0] + ref[1] * v2[1] + ref[2] * v2[2];
|
||||||
|
|
||||||
|
v1global.Normalize();
|
||||||
|
v2global.Normalize();
|
||||||
|
|
||||||
|
v1global *= c_val[0];
|
||||||
|
v2global *= c_val[1];
|
||||||
|
|
||||||
|
if (c_val[0] > c_val[1])
|
||||||
|
{
|
||||||
|
(*v).PD1() = v1global;
|
||||||
|
(*v).PD2() = v2global;
|
||||||
|
(*v).K1() = c_val[0];
|
||||||
|
(*v).K2() = c_val[1];
|
||||||
|
}
|
||||||
|
else
|
||||||
|
{
|
||||||
|
(*v).PD1() = v2global;
|
||||||
|
(*v).PD2() = v1global;
|
||||||
|
(*v).K1() = c_val[1];
|
||||||
|
(*v).K2() = c_val[0];
|
||||||
|
}
|
||||||
|
// ---- end Eigen stuff
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
static void updateCurvatureLocal (MeshType & mesh, float radiusSphere)
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||||||
|
{
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||||||
|
bool verbose = false;
|
||||||
|
bool projectionPlaneCheck = true;
|
||||||
|
int vertexesPerFit = 0;
|
||||||
|
|
||||||
|
int i = 0;
|
||||||
|
VertexIterator vi;
|
||||||
|
for(vi = mesh.vert.begin(); vi != mesh.vert.end(); ++vi, i++)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
std::vector<VertexType*> vv;
|
||||||
|
std::vector<VertexType*> vvtmp;
|
||||||
|
|
||||||
|
int count;
|
||||||
|
if (verbose && !((count = (vi - mesh.vert.begin())) % 1000))
|
||||||
|
printf ("vertex %d of %d\n",count,mesh.vert.size());
|
||||||
|
|
||||||
|
// if (kRing != 0)
|
||||||
|
// expandRing (&*vi, kRing, 5, &vv);
|
||||||
|
// else
|
||||||
|
expandSphereLocal (mesh, &*vi, radiusSphere, 5, &vv);
|
||||||
|
|
||||||
|
assert (vv.size() >= 5);
|
||||||
|
|
||||||
|
CoordType ppn;
|
||||||
|
// if (averageNormalMode)
|
||||||
|
// //ppn = (*vi).N();
|
||||||
|
getAverageNormal (&*vi, vv, &ppn);
|
||||||
|
// else
|
||||||
|
// getProjPlaneNormal (&*vi, vv, &ppn);
|
||||||
|
|
||||||
|
if (projectionPlaneCheck)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
vvtmp.reserve (vv.size ());
|
||||||
|
applyProjOnPlane (ppn, vv, &vvtmp);
|
||||||
|
if (vvtmp.size() >= 5)
|
||||||
|
vv = vvtmp;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
vvtmp.clear();
|
||||||
|
|
||||||
|
// if (montecarloMaxVertexNum)
|
||||||
|
// {
|
||||||
|
// //printf ("P: %d\n", vv.size());
|
||||||
|
// vvtmp.reserve (vv.size ());
|
||||||
|
// //printf ("TP: %d\n", vvtmp.size());
|
||||||
|
// applyMontecarlo (montecarloMaxVertexNum, vv, &vvtmp);
|
||||||
|
// //printf ("TD: %d\n", vvtmp.size());
|
||||||
|
// vv = vvtmp;
|
||||||
|
// //printf ("D: %d\n", vv.size());
|
||||||
|
// //printf ("\n");
|
||||||
|
// }
|
||||||
|
|
||||||
|
assert (vv.size() >= 5);
|
||||||
|
|
||||||
|
std::vector<CoordType> ref;
|
||||||
|
computeReferenceFramesLocal (&*vi, ppn, &ref);
|
||||||
|
|
||||||
|
/*
|
||||||
|
printf ("%lf %lf %lf - %lf %lf %lf - %lf %lf %lf\n",
|
||||||
|
ref[0][0], ref[0][1], ref[0][2],
|
||||||
|
ref[1][0], ref[1][1], ref[1][2],
|
||||||
|
ref[2][0], ref[2][1], ref[2][2]);
|
||||||
|
*/
|
||||||
|
|
||||||
|
vertexesPerFit += vv.size();
|
||||||
|
//printf ("size: %d\n", vv.size());
|
||||||
|
|
||||||
|
QuadricLocal q;
|
||||||
|
fitQuadricLocal (&*vi, ref, vv, &q);
|
||||||
|
|
||||||
|
finalEigenStuff (&*vi, ref, q);
|
||||||
|
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
//if (verbose)
|
||||||
|
//printf ("average vertex num in each fit: %f, total %d, vn %d\n", ((float) vertexesPerFit) / mesh.vn, vertexesPerFit, mesh.vn);
|
||||||
|
if (verbose)
|
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printf ("average vertex num in each fit: %f\n", ((float) vertexesPerFit) / mesh.vn);
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}
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};
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