SaraP
236 lines
12 KiB
C++
236 lines
12 KiB
C++
//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
|
|
/**
|
|
\file
|
|
\brief \ru Ограничивающий параллелепипед с произвольной ориентацией в пространстве.
|
|
\en Arbitrarily oriented bounding box (OBB). \~
|
|
*/
|
|
//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
|
|
|
|
#ifndef __MB_ORIENTED_BOX_H
|
|
#define __MB_ORIENTED_BOX_H
|
|
|
|
#include <array>
|
|
#include <mb_cart_point3d.h>
|
|
#include <mb_matrix3d.h>
|
|
|
|
//----------------------------------------------------------------------------------------
|
|
/** \brief \ru Ограничивающий параллелепипед с произвольной ориентацией в пространстве.
|
|
\en An arbitrarily oriented bounding box (OBB) that includes some geometric object within box boundaries.\~
|
|
|
|
\details \ru Ограничивающий параллелепипед определяет область 3D-пространства, более или менее плотно
|
|
обволакивающую некоторый геометрический объект.\n
|
|
Используется для быстрой оценки близости или непересечения трёхмерных объектов,
|
|
содержащихся в параллелепипеде.
|
|
\en A bounding box (parallelepiped, PE) specifies a domain of 3D-space that more or
|
|
less tightly packs some geometric object.\n
|
|
It is used for quick estimation of the proximity or non-intersection of three-dimensional objects
|
|
which are contained in the "box". \~
|
|
\ingroup Mathematic_Base_3D
|
|
*/
|
|
//---
|
|
class MATH_CLASS MbOrientedBox
|
|
{
|
|
private:
|
|
static constexpr size_t vertNb = 8; ///< \ru Количество вершин параллелепипеда. \en. Number of vertices of the box.\~
|
|
MbCartPoint3D m_center; ///< \ru Центр параллелепипеда. \en Center of the parallelepiped.\~
|
|
MbVector3D m_xAxis, m_yAxis, m_zAxis; ///< \ru Ортогонормированная тройка векторов ориентации. \en The orthogonormal triplet of orientation vectors.\~
|
|
|
|
/** \brief \ru Границы векторного интервала ограничивающего объема, заданного по осям ящика, но от начала мировой СК.
|
|
\en Lower and upper bounds of the OBB intervals. Specified on the box axies but via WCS origin.\~
|
|
*/
|
|
MbVector3D m_lBnd, m_uBnd;
|
|
double m_xDim, m_yDim, m_zDim; ///< \ru Половина длины, ширины, высоты. \en Half the box dimension values.
|
|
std::array<MbCartPoint3D,vertNb> m_verts; ///< \ru Все восемь вершин. \en Eight vertices of the PE.\~
|
|
|
|
public:
|
|
/// \ru Конструктор пустого пустого объема. \en Construct an empty box.
|
|
MbOrientedBox();
|
|
MbOrientedBox( const MbOrientedBox & );
|
|
/// \ru Оператор присвоения. \en Assignment operator. \~
|
|
MbOrientedBox & operator = ( const MbOrientedBox & );
|
|
|
|
public: /* Functions of the box coordinate system. The bounding box has
|
|
its proper orienting LCS that provides corresponding functions like #MbPlacement3D.
|
|
*/
|
|
const MbCartPoint3D & GetOrigin() const { return m_center; }
|
|
const MbVector3D & GetAxisX() const { return m_xAxis; }
|
|
const MbVector3D & GetAxisY() const { return m_yAxis; }
|
|
const MbVector3D & GetAxisZ() const { return m_zAxis; }
|
|
const MbVector3D & GetAxis( size_t i ) const { return i == 0 ? m_xAxis : (i==1 ? m_yAxis : m_zAxis); }
|
|
|
|
public: /* Properties of the oriented parallelepiped.
|
|
*/
|
|
/** \brief \ru Геометрический центр ограничивающего объема находится в середине
|
|
главной диагонали параллелепипеда.
|
|
\en Geometric center of the bounding box is in the middle of the main diagonal of PE.\~
|
|
*/
|
|
const MbCartPoint3D & Centre() const { return m_center; }
|
|
|
|
/** \brief \ru Вершина параллелепипеда по индексу от 0 до 7.
|
|
\en One of the eight vertices by 0-based index.\~
|
|
\note \ru Правило нумерации вершин приведено в "mb_oriented_box.h" ниже объявления функции.
|
|
\en The rule of numbering vertices is given in "mb_oriented_box.h" below the function declaration. \~
|
|
*/
|
|
const MbCartPoint3D & Vertex( size_t i ) const { return m_verts[i]; }
|
|
/*
|
|
The rule of the numbering is not equal to MbCube.
|
|
Z
|
|
|
|
|
4--------------6
|
|
/| /|
|
|
/ | / |
|
|
/ | / |
|
|
5---+----------7 |
|
|
| | | |
|
|
| 0----------+---2 - Y
|
|
| / | /
|
|
| / | /
|
|
|/ |/
|
|
1--------------3
|
|
/
|
|
X
|
|
*/
|
|
|
|
/// \ru Половина наибольшей диагонали параллелепипеда в собственной ЛСК. \en Half of the longest diagonal of the parallelepiped in the proper coordinate system.
|
|
MbVector3D SemiDiagonal() const { return MbVector3D( m_xDim, m_yDim, m_zDim ); }
|
|
/// \ru Размер ящика, равный наибольшему из размеров по трем осям. \en The size of the box is equal to the maximum of the dimensions along its axes.
|
|
double SizeMax() const;
|
|
|
|
public: /* Set-theoretic functions. Теоретико-множественные функции.
|
|
*/
|
|
|
|
/** \brief \ru Проверка на пустоту. \en The check for emptiness.\~
|
|
\details \ru Параллелепипед считается пустым, если он не содержит ни одной точки 3D-пространства.
|
|
\en A bounding box is empty if it doesn't contain any points of 3D-space. \~
|
|
*/
|
|
bool IsEmpty() const { return ( m_lBnd.x > m_uBnd.x ) || ( m_lBnd.y > m_uBnd.y ) || ( m_lBnd.z > m_uBnd.z ); }
|
|
|
|
/** \brief \ru Пересекается ли параллелепипед с другим параллелепипедом. \en Whether the box intersects another box or not.\~
|
|
\return \ru true, если пересекается.
|
|
\en Returns true if it intersects. \~
|
|
*/
|
|
bool Intersect( const MbOrientedBox & ) const;
|
|
|
|
/// \ru Включить в подмножество ящика точку с сохранением ориентации. \en Include a point in the box subset with orientation preserved.\~
|
|
void Include( const MbCartPoint3D & );
|
|
|
|
public: /* Setting and transforming functions.
|
|
*/
|
|
/** \brief \ru Задать положение и ориентацию параллелепипеда. \en Set the position and orientation of PE.\~
|
|
\details \ru Функция задает положение и ориентацию, а именно координаты центра и векторную пару осей (X,Y).
|
|
\en The func sets the position and orientation, namely coordinates of center and vector pair of (X,Y)-axies.\~
|
|
*/
|
|
MbOrientedBox & SetOXY( const MbCartPoint3D & centre, const MbVector3D &, const MbVector3D & );
|
|
|
|
/// \ru Задать полу-размеры параллелепипеда по трем осям (X,Y,Z). \en Sets the semi-dimensions of the parallelepiped by the axies (X,Y,Z).\~
|
|
MbOrientedBox & SetSize( double wx, double wy, double wz ) { m_xDim = wx; m_yDim = wy; m_zDim = wz; return InitData(); }
|
|
|
|
/// \ru Сделать параллелепипед пустым. \en Set the box empty.\~
|
|
MbOrientedBox & SetEmpty();
|
|
|
|
/** \brief \ru Преобразовать согласно матрице. \en Transform according to the matrix.\~
|
|
\note \ru Корректный результат гарантируется только для изометрических преобразований
|
|
(поворот,перенос,отражение) или при равномерных масштабированиях.
|
|
\en The correct result is only guaranteed for isometric transformations
|
|
(rotations,translations and reflections) or uniform scalings. \~
|
|
*/
|
|
MbOrientedBox & Transform( const MbMatrix3D & );
|
|
|
|
/** \brief \ru Перенести на заданный вектор. \en Translate to the given vector.\~
|
|
*/
|
|
MbOrientedBox & Move( const MbVector3D & );
|
|
|
|
/** \brief \ru Нижняя граница интервального радиус-вектора, охватывающая область ящика (по проекциям осей, но через начало МСК).
|
|
\en The lower bound of the interval radius-vector covering the box range (projections on the box axies but via the world origin).\~
|
|
*/
|
|
const MbVector3D LowerBnd() const { return m_lBnd; }
|
|
|
|
/** \brief \ru Верхняя граница интервального радиус-вектора, охватывающая область ящика (в глобальной СК).
|
|
\en The upper bound of the interval radius-vector covering the box range (in the local CS).\~
|
|
*/
|
|
const MbVector3D UpperBnd() const { return m_uBnd; }
|
|
|
|
private: // Interval functions.
|
|
double LowerBnd( size_t i ) const { return m_lBnd[i]; }
|
|
double UpperBnd( size_t i ) const { return m_uBnd[i]; }
|
|
|
|
/** \brief \ru Инициализация внутреннего представления: интервальный вектор и вершины.
|
|
\en Initializing internal representation: the interval vector and vertices. \~
|
|
*/
|
|
MbOrientedBox & InitData() { return InitBounds().InitVertices(); }
|
|
|
|
/** \brief \ru Переинициализировать интервальный вектор.
|
|
\en Re-initialize the interval vector. \~
|
|
*/
|
|
MbOrientedBox & InitBounds();
|
|
|
|
/** \brief \ru Переинициализировать вершины всем остальным данным (вершины - зависимые).
|
|
\en Re-initialize vertices as dependent data. \~
|
|
*/
|
|
MbOrientedBox & InitVertices();
|
|
};
|
|
|
|
|
|
//---------------------------------------------------------------------------------------
|
|
/** \brief \ru Матрица получения ограничивающего параллелепипеда из единичного куба.
|
|
\en Transformation matrix yielding bounding parallelepiped from the unit cube. \~
|
|
*/
|
|
//---
|
|
inline MbMatrix3D & GetMatrixFromUCube( const MbOrientedBox & bBox, MbMatrix3D & m )
|
|
{
|
|
m = MbMatrix3D::identity;
|
|
const MbVector3D & hDiag = bBox.SemiDiagonal();
|
|
m.SetOrigin() = bBox.GetOrigin();
|
|
m.SetAxisZ() = 2.0 * bBox.GetAxisZ() * hDiag.z;
|
|
m.SetAxisX() = 2.0 * bBox.GetAxisX() * hDiag.x;
|
|
m.SetAxisY() = 2.0 * bBox.GetAxisY() * hDiag.y;
|
|
return m;
|
|
}
|
|
|
|
//------------------------------------------------------------------------------
|
|
//
|
|
//---
|
|
inline MbOrientedBox & MbOrientedBox::operator = ( const MbOrientedBox & box )
|
|
{
|
|
m_center = box.m_center;
|
|
m_xAxis = box.m_xAxis;
|
|
m_yAxis = box.m_yAxis;
|
|
m_zAxis = box.m_zAxis;
|
|
m_xDim = box.m_xDim;
|
|
m_yDim = box.m_yDim;
|
|
m_zDim = box.m_zDim;
|
|
|
|
m_verts = box.m_verts;
|
|
m_lBnd = box.m_lBnd;
|
|
m_uBnd = box.m_uBnd;
|
|
|
|
return *this;
|
|
}
|
|
|
|
//-----------------------------------------------------------------------------
|
|
// \ru Сделать параллелепипед пустым. \en Set the box empty.\~
|
|
//---
|
|
inline MbOrientedBox & MbOrientedBox::SetEmpty()
|
|
{
|
|
m_center = MbCartPoint3D::origin;
|
|
m_xAxis = MbVector3D::xAxis;
|
|
m_yAxis = MbVector3D::yAxis;
|
|
m_zAxis = MbVector3D::zAxis;
|
|
m_xDim = m_yDim = m_zDim = 0;
|
|
|
|
m_verts.fill( m_center );
|
|
m_lBnd.x = m_lBnd.y = m_lBnd.z = MB_MAXDOUBLE;
|
|
m_uBnd.x = m_uBnd.y = m_uBnd.z = -MB_MAXDOUBLE;
|
|
return *this;
|
|
}
|
|
|
|
//-----------------------------------------------------------------------------
|
|
// Размер ящика, равный наибольшему размеру по трем осям.
|
|
//---
|
|
inline double MbOrientedBox::SizeMax() const
|
|
{
|
|
return 2.0 * (std::max)( m_xDim, (std::max)(m_yDim,m_zDim) );
|
|
}
|
|
|
|
#endif // __MB_ORIENTED_BOX_H
|