SaraP
788 lines
42 KiB
C++
788 lines
42 KiB
C++
////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
|
||
/**
|
||
\file
|
||
\brief \ru Модуль геометрических построений.
|
||
\en The module of geometric constructions. \~
|
||
\details \ru Структуры данных и функции для аппроксимации точек NURBS кривой
|
||
с возможностью сглаживания и учета констрейнов на точки и производные.
|
||
\en Data structures and functions for points approximation by NURBS curve
|
||
with smoothing and points and derivatives constraints. \~
|
||
|
||
*/
|
||
////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
|
||
|
||
#ifndef __MB_SMOOTH_NURBS_FIT_CURVE_H
|
||
#define __MB_SMOOTH_NURBS_FIT_CURVE_H
|
||
|
||
|
||
#include <mb_cart_point3d.h>
|
||
#include <mb_cart_point.h>
|
||
#include <templ_sptr.h>
|
||
#include <mb_operation_result.h>
|
||
#include <vector>
|
||
|
||
|
||
class MATH_CLASS MbNurbs3D;
|
||
class MATH_CLASS MbNurbs;
|
||
|
||
|
||
//-------------------------------------------------------------------------------
|
||
/** \brief \ru Параметризация точек по длине полилинии.
|
||
\en Parameterization by length. \~
|
||
\details \ru Параметризация точек по длине полилинии.
|
||
\en Parameterization by length. \~
|
||
\ingroup Data_Structures
|
||
*/
|
||
// ---
|
||
template <class Point>
|
||
double ParameterizeByLength( const std::vector<Point> & aPt, c3d::DoubleVector & aPrm, double epsDegenerated = PARAM_EPSILON )
|
||
{
|
||
const auto nPt = aPt.size();
|
||
aPrm.resize( nPt );
|
||
double len = 0.;
|
||
aPrm[0] = 0.;
|
||
for ( size_t i = 1; i < nPt; ++i )
|
||
{
|
||
len += ( aPt[i] - aPt[i - 1] ).Length();
|
||
aPrm[i] = len;
|
||
}
|
||
|
||
if ( len > epsDegenerated )
|
||
{
|
||
len = 1. / len;
|
||
for ( size_t i = 1; i < nPt; ++i )
|
||
aPrm[i] *= len;
|
||
aPrm.back() = 1.;
|
||
}
|
||
|
||
return len;
|
||
}
|
||
|
||
|
||
//-------------------------------------------------------------------------------
|
||
/** \brief \ru Параметры точек для аппроксимации NURBS кривой.
|
||
\en Parameters for the approximation by a NURBS curve. \~
|
||
\details \ru Параметры точек для аппроксимации NURBS кривой.
|
||
Констрейны на точки и производные могут быть интерполяционные и аппроксимационные.
|
||
Признаком интерполяционного констрейна является любой отрицательный вес.
|
||
\en Parameters for the approximation by a NURBS curve.
|
||
There are two constraint types - interpolational and approximational.
|
||
A sign of an interpolation constrain is any negative weight. \~
|
||
\ingroup Data_Structures
|
||
*/
|
||
// ---
|
||
template<class Vector>
|
||
struct MbApproxWeightConstraint
|
||
{
|
||
public:
|
||
double _weight; ///< \ru Вес точки. Если отрицательный - точка зафиксирована. \en Point's weight. Negative weight means that point is fixed.
|
||
double _weightDer; ///< \ru Вес производной. Если отрицательный - производная зафиксирована.
|
||
/// Если равен нулю - констрейн отсутствует.
|
||
/// \en Derivative's weight.
|
||
/// Negative weight means that point is fixed. Zero weight means there is no constraint.
|
||
Vector _deriv; ///< \ru Значение производной. \en Derivative value.
|
||
|
||
public:
|
||
/// \ru Конструктор по умолчанию. \en Default constructor.
|
||
MbApproxWeightConstraint()
|
||
: _weight ( 1. )
|
||
, _weightDer( 0. )
|
||
, _deriv ( )
|
||
{}
|
||
|
||
/// \ru Конструктор копирования. \en The copy constructor.
|
||
MbApproxWeightConstraint(const MbApproxWeightConstraint & that )
|
||
: _weight ( that._weight )
|
||
, _weightDer( that._weightDer )
|
||
, _deriv ( that._deriv )
|
||
{}
|
||
|
||
/// \ru Конструктор по параметрам. \en The constructor by parameters.
|
||
MbApproxWeightConstraint( double weight, double weightDer, const Vector & deriv )
|
||
: _weight ( weight )
|
||
, _weightDer( weightDer )
|
||
, _deriv ( deriv )
|
||
{}
|
||
|
||
/// \ru Конструктор по параметрам. \en The constructor by parameters.
|
||
MbApproxWeightConstraint( double weight )
|
||
: _weight ( weight )
|
||
, _weightDer( 0. )
|
||
, _deriv ( )
|
||
{}
|
||
|
||
/// \ru Оператор присваивания. \en The assignment operator.
|
||
MbApproxWeightConstraint & operator = ( const MbApproxWeightConstraint & that )
|
||
{
|
||
_weight = that._weight;
|
||
_weightDer = that._weightDer;
|
||
_deriv = that._deriv;
|
||
return ( *this );
|
||
}
|
||
|
||
public:
|
||
/// \ru Получить вес точки. \en Get point weight.
|
||
double GetWeightPoint() const { return _weight; }
|
||
/// \ru Получить вес производной. \en Get derivative weight.
|
||
double GetWeightDer() const { return _weightDer; }
|
||
/// \ru Получить производную. \en Get derivative.
|
||
const Vector & GetDerivative() const { return _deriv; }
|
||
/// \ru Определен ли констрейн для производной. \en Whether derivative constraint defined.
|
||
bool IsDerivativeConstraintDefined() const { return ::fabs( _weightDer ) > EXTENT_EPSILON; }
|
||
/// \ru Зафиксирована ли точка. \en Whether point fixed.
|
||
bool IsPointFixed() const { return _weight < 0; }
|
||
/// \ru Зафиксирована ли производная. \en Whether derivative fixed.
|
||
bool IsDerivativeFixed() const { return _weightDer < 0; }
|
||
/// \ru Установить вес точки. \en Set point weight.
|
||
void SetWeightPoint( double wt ) { _weight = wt; }
|
||
/// \ru Установить вес производной. \en Set derivative weight.
|
||
void SetWeightDerivative( double wt, const Vector & der ) { _weightDer = wt; _deriv = der; }
|
||
}; // MbApproxWeightConstraint
|
||
|
||
|
||
//------------------------------------------------------------------------------
|
||
/** \brief \ru Метод сглаживания NURBS кривой.
|
||
\en NURBS smoothing method. \~
|
||
\details \ru Метод сглаживания NURBS кривой.
|
||
\en NURBS smoothing method. \~
|
||
\ingroup Data_Structures
|
||
*/
|
||
// ---
|
||
enum MbeSmoothingMethod
|
||
{
|
||
sm_Curvature, ///< \ru Минимизация кривизны. \en Curvature minimization.
|
||
sm_CurvatureVariance ///< \ru Минимизация вариации кривизны. \en Curvature variance minimization.
|
||
};
|
||
|
||
|
||
//-------------------------------------------------------------------------------
|
||
/** \brief \ru Параметры аппроксимации полилинии NURBS кривой.
|
||
\en Parameters for the approximation polyline by a NURBS curve. \~
|
||
\details \ru Параметры аппроксимации полилинии NURBS кривой.
|
||
\en Parameters for the approximation polyline by a NURBS curve. \~
|
||
\ingroup Data_Structures
|
||
*/
|
||
// ---
|
||
template<class Point, class Vector, class Nurbs>
|
||
class MbApproxNurbsParameters
|
||
{
|
||
private:
|
||
bool _bClosed; ///< \ru Флаг замкнутости. \en Closedness.
|
||
size_t _order; ///< \ru Порядок NURBS кривой. \en Order of NURBS curve.
|
||
MbeSmoothingMethod _methodSmoothing;///< \ru Метод сглаживания. \en Smoothing method.
|
||
double _coefSmoothing; ///< \ru Коэффициент сглаживания. \en Smoothing coefficient.
|
||
double _tolerance; ///< \ru Желаемая точность аппроксимации. \en Desired approximation accuracy.
|
||
c3d::DoubleVector _approxKnots; ///< \ru Узловой вектор. \en Knot vector.
|
||
std::vector<Point> _approxPoints; ///< \ru Аппроксимируемая полилиния. \en Polyline to be approximated.
|
||
c3d::DoubleVector _approxParams; ///< \ru Параметры точек полилинии. \en Points parameters.
|
||
std::vector<MbApproxWeightConstraint<Vector>> _approxWeights; ///< \ru Веса точек полилинии. \en Points weights.
|
||
const Nurbs * _pReference; ///< \ru Кривая для сравнения с результатом аппроксимации. \en Curve for result comparing.
|
||
VERSION _version; ///< \ru Версия операции. \en The operation version.
|
||
|
||
public:
|
||
/// \ru Конструктор по умолчанию. \en Default constructor.
|
||
MbApproxNurbsParameters( VERSION version = Math::DefaultMathVersion() )
|
||
: _order ( c3d::NURBS_DEGREE )
|
||
, _methodSmoothing( sm_CurvatureVariance )
|
||
, _coefSmoothing ( -1. )
|
||
, _tolerance ( c3d::DELTA_MIN )
|
||
, _bClosed ( false )
|
||
, _pReference ( nullptr )
|
||
, _version ( version )
|
||
{}
|
||
|
||
/// \ru Конструктор копирования. \en The copy constructor.
|
||
MbApproxNurbsParameters( const MbApproxNurbsParameters & other ) { Init( other ); }
|
||
|
||
/// \ru Деструктор. \en Destructor.
|
||
~MbApproxNurbsParameters() {}
|
||
|
||
/// \ru Инициализировать по другим параметрам. \en Initialize by another parameters.
|
||
void Init( const MbApproxNurbsParameters & other )
|
||
{
|
||
_bClosed = other._bClosed;
|
||
_order = other._order;
|
||
_methodSmoothing = other._methodSmoothing;
|
||
_coefSmoothing = other._coefSmoothing;
|
||
_tolerance = other._tolerance;
|
||
_approxKnots = other._approxKnots;
|
||
_approxPoints = other._approxPoints;
|
||
_approxParams = other._approxParams;
|
||
_approxWeights = other._approxWeights;
|
||
_pReference = other._pReference;
|
||
_version = other._version;
|
||
}
|
||
|
||
/** \brief \ru Инициализировать по точкам, создать равномерный узловой вектор.
|
||
\en Initialize by points. Create uniform knot vector. \~
|
||
\details \ru Инициализировать по точкам, создать равномерный узловой вектор по заданному пользователем количеству сегментов.
|
||
Параметры аппроксимируемых точек будут рассчитаны по длине полилинии. Начальное и конечное значение узлов будут равны
|
||
первому и последнему параметру точек, либо расширены на указанное значение.
|
||
Веса всех точек будут единичные. Констрейны для точек и производных отсутствуют.
|
||
Кривая будет незамкнута.
|
||
\en Initialize by points. Create uniform knot vector with user defined number of spans.
|
||
Points parameters will be calculated by chord length method.
|
||
First and last knots will be equal to first and last paramemters values or will be extended by specified value. All point weights are unit.
|
||
There are no constraints for points and derivatives. The curve will be unclosed. \~
|
||
\param[in] aPt - \ru Точки для аппроксимации.
|
||
\en Points for approximation. \~
|
||
\param[in] order - \ru Порядок кривой.
|
||
\en Curve order. \~
|
||
\param[in] nSpan - \ru Количество сегментов в узловом векторе.
|
||
\en Number of spans. \~
|
||
\param[in] smooth - \ru Коэффициент сглаживания.
|
||
\en Smoothing coefficient. \~
|
||
\param[in] orderSmoothing - \ru Порядок производных для сглаживания.
|
||
\en Derivative order for smoothing. \~
|
||
\param[in] tolerance - \ru Точность аппроксимации.
|
||
\en Approximation tolerance. \~
|
||
\param[in] bClosed - \ru Флаг замкнутости.
|
||
\en Closure flag. \~
|
||
\param[in] extendBeg - \ru Величина расширения параметрической длины в начале кривой в процентах относительно
|
||
разности начального и конечного параметра точек (опционально).
|
||
\en Parametric length extention value for the curve beginning as percent w.r.t. difference
|
||
between last and first point parameter (optional). \~
|
||
\param[in] extendEnd - \ru Величина расширения параметрической длины в конце кривой в процентах относительно
|
||
разности начального и конечного параметра точек (опционально).
|
||
\en Parametric length extention value for the curve end as percent w.r.t. difference
|
||
between last and first point parameter (optional). \~
|
||
*/
|
||
void InitUniform( const std::vector<Point> & aPt,
|
||
size_t order,
|
||
size_t nSpan,
|
||
double smooth,
|
||
MbeSmoothingMethod typeSmoothing,
|
||
double tolerance,
|
||
bool bClosed,
|
||
double extendBeg = 0.,
|
||
double extendEnd = 0. )
|
||
{
|
||
InitPoints( aPt );
|
||
if ( _approxPoints.empty() )
|
||
return;
|
||
|
||
_bClosed = bClosed;
|
||
_order = order;
|
||
_methodSmoothing = typeSmoothing;
|
||
_methodSmoothing = order > 3 ? typeSmoothing : MbeSmoothingMethod::sm_Curvature;
|
||
_coefSmoothing = smooth;
|
||
_tolerance = tolerance;
|
||
if ( bClosed )
|
||
{
|
||
if ( aPt.back().DistanceToPoint( aPt.front() ) > PARAM_EPSILON )
|
||
_approxPoints.push_back( aPt.front() );
|
||
}
|
||
|
||
ParameterizeByLength( _approxPoints, _approxParams );
|
||
GetUniformKnots( bClosed ? 0. : -extendBeg, bClosed ? 1. : 1. + extendEnd, nSpan, order, bClosed, _approxKnots );
|
||
_approxWeights.resize( _approxPoints.size() );
|
||
}
|
||
|
||
/** \brief \ru Инициализировать по точкам и параметрам, создать равномерный узловой вектор.
|
||
\en Initialize by points and parameters. Create uniform knot vector. \~
|
||
\details \ru Инициализировать по точкам и параметрам, создать равномерный узловой вектор по заданному пользователем количеству сегментов.
|
||
Начальное и конечное значение узлов будут равны первому и последнему параметру точек, либо расширены на указанное значение.
|
||
Веса всех точек будут единичные. Констрейны для точек и производных отсутствуют.
|
||
Кривая будет незамкнута.
|
||
\en Initialize by points and parameters. Create uniform knot vector with user defined number of spans.
|
||
First and last knots will be equal to first and last paramemters values or will be extended by specified value. All point weights are unit.
|
||
There are no constraints for points and derivatives. The curve will be unclosed. \~
|
||
\param[in] aPt - \ru Точки для аппроксимации.
|
||
\en Points for approximation. \~
|
||
\param[in] aPrm - \ru Параметры точек.
|
||
\en Point parameters. \~
|
||
\param[in] order - \ru Порядок кривой.
|
||
\en Curve order. \~
|
||
\param[in] nSpan - \ru Количество сегментов в узловом векторе.
|
||
\en Number of spans. \~
|
||
\param[in] smooth - \ru Коэффициент сглаживания.
|
||
\en Smoothing coefficient. \~
|
||
\param[in] orderSmoothing - \ru Порядок производных для сглаживания.
|
||
\en Derivative order for smoothing. \~
|
||
\param[in] tolerance - \ru Точность аппроксимации.
|
||
\en Approximation tolerance. \~
|
||
\param[in] bClosed - \ru Флаг замкнутости.
|
||
\en Closure flag. \~
|
||
\param[in] extendBeg - \ru Величина расширения параметрической длины в начале кривой в процентах относительно
|
||
разности начального и конечного параметра точек (опционально).
|
||
\en Parametric length extention value for the curve beginning as percent w.r.t. difference
|
||
between last and first point parameter (optional). \~
|
||
\param[in] extendEnd - \ru Величина расширения параметрической длины в конце кривой в процентах относительно
|
||
разности начального и конечного параметра точек (опционально).
|
||
\en Parametric length extention value for the curve end as percent w.r.t. difference
|
||
between last and first point parameter (optional). \~
|
||
*/
|
||
void InitUniformByPointsAndParams( const std::vector<Point> & aPt,
|
||
const std::vector<double> & aPrm,
|
||
size_t order,
|
||
size_t nSpan,
|
||
double smooth,
|
||
MbeSmoothingMethod typeSmoothing,
|
||
double tolerance,
|
||
bool bClosed,
|
||
double extendBeg = 0.,
|
||
double extendEnd = 0. )
|
||
{
|
||
if ( aPt.empty() )
|
||
return;
|
||
|
||
_approxPoints = aPt;
|
||
_approxParams = aPrm;
|
||
_bClosed = bClosed;
|
||
_order = order;
|
||
_methodSmoothing = typeSmoothing;
|
||
_methodSmoothing = order > 3 ? typeSmoothing : MbeSmoothingMethod::sm_Curvature;
|
||
_coefSmoothing = smooth;
|
||
_tolerance = tolerance;
|
||
GetUniformKnots( bClosed ? 0. : -extendBeg, bClosed ? 1. : 1. + extendEnd, nSpan, order, bClosed, _approxKnots );
|
||
_approxWeights.resize( _approxPoints.size() );
|
||
}
|
||
|
||
/** \brief \ru Инициализировать по точкам.
|
||
\en Initialize by points. \~
|
||
\details \ru Инициализировать по точкам. Параметры аппроксимируемых точек будут рассчитаны по длине полилинии.
|
||
Узловой вектор будет пустой, он должен быть подобран в алгоритме аппроксимации.
|
||
Веса всех точек будут единичные. Констрейны для точек и производных отсутствуют.
|
||
Порядок кривой, коэффициент сглаживания, порядок производной для сглаживания задаются пользователем.
|
||
Кривая будет незамкнута.
|
||
\en Initialize by points. Knot vector will be empty and should be defined in the approximation algorithm.
|
||
Points parameters will be calculated by chord length method.
|
||
All point weights are unit.
|
||
There are no constraints for points and derivatives. The curve will be unclosed. \~
|
||
\param[in] aPt - \ru Точки для аппроксимации.
|
||
\en Points for approximation. \~
|
||
\param[in] order - \ru Порядок кривой.
|
||
\en Curve order. \~
|
||
\param[in] smooth - \ru Коэффициент сглаживания.
|
||
\en Smoothing coefficient. \~
|
||
\param[in] orderSmoothing - \ru Порядок производных для сглаживания.
|
||
\en Derivative order for smoothing. \~
|
||
\param[in] tolerance - \ru Точность аппроксимации.
|
||
\en Approximation tolerance. \~
|
||
*/
|
||
void InitPoints( const std::vector<Point> & aPt,
|
||
size_t order,
|
||
double smooth,
|
||
MbeSmoothingMethod typeSmoothing,
|
||
double tolerance )
|
||
{
|
||
InitPoints( aPt );
|
||
if ( _approxPoints.empty() )
|
||
return;
|
||
|
||
_bClosed = false;
|
||
_order = order;
|
||
_methodSmoothing = typeSmoothing;
|
||
_coefSmoothing = smooth;
|
||
_tolerance = tolerance;
|
||
|
||
ParameterizeByLength( aPt, _approxParams );
|
||
_approxWeights.resize( aPt.size() );
|
||
}
|
||
|
||
/** \brief \ru Инициализировать по точкам с заданием констрейнов на концах.
|
||
\en Initialize by points with end constraints. \~
|
||
\details \ru Инициализировать по точкам.
|
||
Узловой вектор и коэффициент сглаживания должны быть подобраны в алгоритме аппроксимации.
|
||
Констрейны для внутренних точек и производных отсутствуют. Порядок кривой задается пользователем.
|
||
Кривая будет незамкнута.
|
||
\en Initialize by points. Knot vector and smoothing coefficient should be defined in the approximation algorithm.
|
||
There are no constraints for inner points and derivatives. The curve will be unclosed. \~
|
||
\deprecated \ru Метод устарел. \en The method is deprecated. \~
|
||
\param[in] aPt - \ru Точки для аппроксимации.
|
||
\en Points for approximation. \~
|
||
\param[in] order - \ru Порядок кривой.
|
||
\en Curve order. \~
|
||
\param[in] tolerance - \ru Точность аппроксимации.
|
||
\en Approximation tolerance. \~
|
||
\param[in] bFixBeginEnd - \ru Флаги закрепления начала и конца кривой на первой и последней аппроксимационной точке.
|
||
\en Whether curve should coincide with first and last point. \~
|
||
\param[in] bClosed - \ru Флаг замкнутости.
|
||
\en Closure flag. \~
|
||
\param[in] pDerBeg - \ru Констрейн на производную в начале кривой (если нулевой указатель - значит констрейн отсутствует).
|
||
\en Curve beginnig derivative constraint (optional). \~
|
||
\param[in] pDerEnd - \ru Констрейн на производную в конце кривой (если нулевой указатель - значит констрейн отсутствует).
|
||
\en Curve end derivative constraint (optional). \~
|
||
*/
|
||
void InitSimpleConstraints( const std::vector<Point> & aPt,
|
||
size_t order,
|
||
double tolerance,
|
||
c3d::BoolPair bFixBeginEnd,
|
||
bool bClosed,
|
||
Vector * pDerBeg = nullptr,
|
||
Vector * pDerEnd = nullptr )
|
||
{
|
||
InitPoints( aPt );
|
||
if ( _approxPoints.empty() )
|
||
return;
|
||
|
||
_bClosed = bClosed;
|
||
_order = order;
|
||
_methodSmoothing = order > 3 ? MbeSmoothingMethod::sm_CurvatureVariance : MbeSmoothingMethod::sm_Curvature;
|
||
_coefSmoothing = 0.;
|
||
_tolerance = tolerance;
|
||
|
||
if ( bClosed )
|
||
{
|
||
if ( aPt.back().DistanceToPoint( aPt.front() ) > PARAM_EPSILON )
|
||
_approxPoints.push_back( aPt.front() );
|
||
}
|
||
|
||
ParameterizeByLength( _approxPoints, _approxParams );
|
||
_approxWeights.resize( _approxPoints.size() );
|
||
|
||
if ( bClosed )
|
||
{
|
||
if ( bFixBeginEnd.first || bFixBeginEnd.second )
|
||
_approxWeights[0].SetWeightPoint( -1. );
|
||
|
||
if ( pDerBeg != nullptr || pDerEnd != nullptr )
|
||
_approxWeights[0].SetWeightDerivative( -1., pDerBeg != nullptr ? *pDerBeg : *pDerEnd );
|
||
}
|
||
else
|
||
{
|
||
if ( bFixBeginEnd.first )
|
||
_approxWeights[0].SetWeightPoint( -1. );
|
||
|
||
if ( bFixBeginEnd.second )
|
||
_approxWeights.back().SetWeightPoint( -1. );
|
||
|
||
if ( pDerBeg != nullptr )
|
||
_approxWeights[0].SetWeightDerivative( -1., *pDerBeg );
|
||
|
||
if ( pDerEnd != nullptr )
|
||
_approxWeights.back().SetWeightDerivative( -1., *pDerEnd );
|
||
}
|
||
}
|
||
|
||
|
||
/** \brief \ru Инициализировать по точкам с заданием констрейнов для точек и производных.
|
||
\en Initialize by points with points and derivatives constraints. \~
|
||
\details \ru Инициализировать с заданием констрейнов для точек и производных.
|
||
Узловой вектор и коэффициент сглаживания должны быть подобраны в алгоритме аппроксимации.
|
||
\en Initialize by points with points and derivatives constraints. Knot vector and smoothing coefficient should be defined in the approximation algorithm. \~
|
||
\param[in] aPt - \ru Точки для аппроксимации.
|
||
\en Points for approximation. \~
|
||
\param[in] order - \ru Порядок кривой.
|
||
\en Curve order. \~
|
||
\param[in] tolerance - \ru Точность аппроксимации.
|
||
\en Approximation tolerance. \~
|
||
\param[in] bClosed - \ru Флаг замкнутости.
|
||
\en Closure flag. \~
|
||
\param[in] constraints - \ru Массив констрейнов на точки и производные. First - индекс точки для фиксации. Second - вектор для фиксации производной,
|
||
если nullptr - констрейн на производную отсутствует.
|
||
\en Array of constraints for points and derivatives. First - index of fixed point. Second - derivative vector constraint,
|
||
if nullptr - derivative is unconstrained for this point. \~
|
||
*/
|
||
void InitConstraints( const std::vector<Point> & aPt,
|
||
size_t order,
|
||
double tolerance,
|
||
bool bClosed,
|
||
const std::vector<std::pair<size_t, const Vector *>> & constraints )
|
||
{
|
||
_bClosed = bClosed;
|
||
_order = order;
|
||
_methodSmoothing = MbeSmoothingMethod::sm_CurvatureVariance;
|
||
_coefSmoothing = 0.;
|
||
_tolerance = tolerance;
|
||
_approxPoints = aPt;
|
||
|
||
if ( bClosed )
|
||
{
|
||
if ( aPt.back().DistanceToPoint( aPt.front() ) > PARAM_EPSILON )
|
||
_approxPoints.push_back( aPt.front() );
|
||
}
|
||
|
||
ParameterizeByLength( _approxPoints, _approxParams );
|
||
|
||
_approxWeights.resize( _approxPoints.size() );
|
||
for ( const auto & constr : constraints )
|
||
{
|
||
const auto id = constr.first;
|
||
_approxWeights[id].SetWeightPoint( -1. );
|
||
if ( constr.second != nullptr )
|
||
_approxWeights[id].SetWeightDerivative( -1., *constr.second );
|
||
}
|
||
}
|
||
|
||
public:
|
||
/// \ru Должна ли кривая быть замкнута. \en Whether curve closed.
|
||
bool IsClosed() const { return _bClosed; }
|
||
/// \ru Получить порядок NURBS кривой. \en Get NURBS order.
|
||
size_t GetOrder() const { return _order; }
|
||
/// \ru Получить способ сглаживания. \en Get smoothing method.
|
||
MbeSmoothingMethod GetMethodOrderSmoothing() const { return _methodSmoothing; }
|
||
/// \ru Получить коэффициент сглаживания. \en Get smoothing coefficient.
|
||
double GetSmoothCoefficient() const { return _coefSmoothing; }
|
||
/// \ru Получить точность аппроксимации. \en Get approximation tolerance.
|
||
double GetTolerance() const { return _tolerance; }
|
||
/// \ru Получить узловой вектор. \en Get knots.
|
||
const c3d::DoubleVector & GetKnots() const { return _approxKnots; }
|
||
/// \ru Получить точки. \en Get points.
|
||
const std::vector<Point> & GetPoints() const { return _approxPoints; }
|
||
/// \ru Получить параметры точек. \en Get point's parameters.
|
||
const c3d::DoubleVector & GetPointsParameters() const { return _approxParams; }
|
||
/// \ru Получить веса точек. \en Get point's weights.
|
||
const std::vector<MbApproxWeightConstraint<Vector>> & GetPointsWeights() const { return _approxWeights; }
|
||
///< \ru Получить кривую для сравнения. \en Get curve for result comparing.
|
||
const Nurbs * GetReferenceCurve() const { return _pReference; }
|
||
/// \ru Определен ли коэффициент сглаживания. \en Whether smoothing coefficient defined.
|
||
bool IsSmoothDefined() const { return ::fabs( _coefSmoothing ) > EXTENT_EPSILON; }
|
||
/// \ru Установить вес точки с заданным индексом. \en Set weight for point with specified index.
|
||
void SetPointWeight( size_t idx, double weight ) { _approxWeights[idx].SetWeightPoint( weight ); }
|
||
/// \ru Установить вес производной и саму производную для точки с заданным индексом. \en Set derivative weight and derivative itself for point with specified index.
|
||
void SetWeightDerivative( size_t idx, double weight, const Vector & der ) { _approxWeights[idx].SetWeightDerivative( weight, der ); }
|
||
///< \ru Установить кривую для сравнения. \en Set curve for result comparing.
|
||
void SetReferenceCurve( const Nurbs * pCurve ) { _pReference = pCurve; }
|
||
/// \ru Установить коэффициент сглаживания. \en Set smoothing coefficient.
|
||
void SetSmoothCoefficient( double smooth ) { _coefSmoothing = smooth; }
|
||
///< \ru Получить версию математики. \en Get math version.
|
||
VERSION GetVersion() const { return _version; }
|
||
|
||
private:
|
||
/** \brief \ru Создать равномерный узловой вектор.
|
||
\details \ru Создать равномерный узловой вектор по заданному пользователем домену и количеству сегментов.
|
||
\en Create uniform knot vector. \~
|
||
\param[in] beg - \ru Значение первого узла.
|
||
\en First knot value. \~
|
||
\param[in] end - \ru Значение последнего узла.
|
||
\en Last knot value. \~
|
||
\param[in] nSpan - \ru Количество сегментов.
|
||
\en Number of segments. \~
|
||
\param[in] order - \ru Порядок кривой.
|
||
\en NURBS order. \~
|
||
\param[in] bClosed - \ru Признак замкнутости кривой.
|
||
\en Closure flag. \~
|
||
\param[out] aKt - \ru Равномерный узловой вектор.
|
||
\en Uniform knot vector. \~
|
||
*/
|
||
void GetUniformKnots( double beg, double end, size_t nSpan, size_t order, bool bClosed, c3d::DoubleVector & aKt )
|
||
{
|
||
aKt.clear();
|
||
|
||
if ( bClosed )
|
||
{
|
||
const size_t count = order * 2 + nSpan - 1;
|
||
const double step = ( end - beg ) / nSpan;
|
||
aKt.resize( count );
|
||
const double val0 = beg - step * ( order - 1 );
|
||
for ( size_t i = 0; i < count; ++i )
|
||
aKt[i] = val0 + step * i;
|
||
}
|
||
else
|
||
{
|
||
for ( size_t i = 0; i < order; ++i )
|
||
aKt.push_back( beg );
|
||
|
||
if ( nSpan > 1 )
|
||
{
|
||
const double step = ( end - beg ) / nSpan;
|
||
for ( size_t i = 1; i < nSpan; ++i )
|
||
aKt.push_back( beg + step * i );
|
||
}
|
||
|
||
for ( size_t i = 0; i < order; ++i )
|
||
aKt.push_back( end );
|
||
}
|
||
}
|
||
/// \ru Выбросить дублирующиеся точки из исходных данных. \en Remove duplicated points from the initial data.
|
||
void InitPoints( const std::vector<Point> & aPt )
|
||
{
|
||
_approxPoints.clear();
|
||
if ( !aPt.empty() )
|
||
{
|
||
_approxPoints.reserve( aPt.size() );
|
||
_approxPoints.push_back( aPt.front() );
|
||
for ( size_t i = 1, n = aPt.size(); i < n; ++i )
|
||
{
|
||
const auto & pnt = aPt[i];
|
||
if ( pnt.DistanceToPoint( _approxPoints.back() ) > PARAM_EPSILON )
|
||
_approxPoints.push_back( pnt );
|
||
}
|
||
}
|
||
}
|
||
}; // MbApproxNurbsParameters
|
||
|
||
|
||
//-------------------------------------------------------------------------------
|
||
/** \brief \ru Сведения об ошибке аппроксимации.
|
||
\en Approximation error information. \~
|
||
\details \ru Сведения об ошибке аппроксимации.
|
||
\en Approximation error information. \~
|
||
\ingroup Data_Structures
|
||
*/
|
||
// ---
|
||
struct MATH_CLASS MbApproxError
|
||
{
|
||
public:
|
||
double _errMax; ///< \ru Максимальная ошибка. \en Maximal error.
|
||
double _errMean; ///< \ru Средняя ошибка. \en Mean error.
|
||
MbCartPoint3D _ptMax; /// \ru Точка, для которой ошибка максимальна. \en Point with maximal error.
|
||
MbCartPoint3D _ptMaxProj; ///< \ru Проекция этой точки. \en Projection of this point.
|
||
|
||
public:
|
||
/// \ru Конструктор по умолчанию. \en Default constructor.
|
||
MbApproxError()
|
||
: _errMax ( MB_MAXDOUBLE )
|
||
, _errMean ( MB_MAXDOUBLE )
|
||
, _ptMax ( )
|
||
, _ptMaxProj( )
|
||
{}
|
||
|
||
/// \ru Конструктор копирования. \en The copy constructor.
|
||
MbApproxError( const MbApproxError & that )
|
||
: _errMax ( that._errMax )
|
||
, _errMean ( that._errMean )
|
||
, _ptMax ( that._ptMax )
|
||
, _ptMaxProj( that._ptMaxProj )
|
||
{
|
||
}
|
||
|
||
/// \ru Оператор присваивания. \en The assignment operator.
|
||
MbApproxError & operator = ( const MbApproxError & that )
|
||
{
|
||
_errMax = that._errMax;
|
||
_errMean = that._errMean;
|
||
_ptMax = that._ptMax;
|
||
_ptMaxProj = that._ptMaxProj;
|
||
return ( *this );
|
||
}
|
||
|
||
public:
|
||
/// \ru Инициализировать по ошибке и 3D точкам. \en Initialize by error and 3D points.
|
||
void Init( double errMax, double errMean, const MbCartPoint3D & ptMax, const MbCartPoint3D & ptMaxProj )
|
||
{
|
||
_errMax = errMax;
|
||
_errMean = errMean;
|
||
_ptMax = ptMax;
|
||
_ptMaxProj = ptMaxProj;
|
||
}
|
||
|
||
/// \ru Инициализировать по ошибке и 2D точкам. \en Initialize by error and 2D points.
|
||
void Init( double errMax, double errMean, const MbCartPoint & ptMax, const MbCartPoint & ptMaxProj )
|
||
{
|
||
_errMax = errMax;
|
||
_errMean = errMean;
|
||
_ptMax = MbCartPoint3D( ptMax.x, ptMax.y, 0. );
|
||
_ptMaxProj = MbCartPoint3D( ptMaxProj.x, ptMaxProj.y, 0. );
|
||
}
|
||
|
||
/// \ru Инициализировать по другому инстансу. \en Initialize by another instance.
|
||
void Init( const MbApproxError & that )
|
||
{
|
||
_errMax = that._errMax;
|
||
_errMean = that._errMean;
|
||
_ptMax = that._ptMax;
|
||
_ptMaxProj = that._ptMaxProj;
|
||
}
|
||
|
||
/// \ru Сбросить данные к значениям по умолчанию. \en Reset to default values.
|
||
void Reset()
|
||
{
|
||
_errMax = MB_MAXDOUBLE;
|
||
_errMean = MB_MAXDOUBLE;
|
||
_ptMax = MbCartPoint3D();
|
||
_ptMaxProj = MbCartPoint3D();
|
||
}
|
||
|
||
/// \ru Получить максимальную ошибку. \en Get maximal error.
|
||
double GetMaxError() const { return _errMax; }
|
||
/// \ru Получить среднюю ошибку. \en Get mean error.
|
||
double GetMeanError() const { return _errMean; }
|
||
/// \ru Получить точку с максимальной ошибкой. \en Get point with maximal error.
|
||
const MbCartPoint3D & GetPointMaxError() const { return _ptMax; }
|
||
/// \ru Получить проекцию на кривую точки с максимальной ошибкой. \en Get point with maximal error projection.
|
||
const MbCartPoint3D & GetPointProjectionMaxError() const { return _ptMaxProj; }
|
||
|
||
}; // MbApproxError
|
||
|
||
|
||
//------------------------------------------------------------------------------
|
||
/** \brief \ru Выходные данные для аппроксимации полилинии NURBS кривой.
|
||
\en Output data for the approximation polyline by a NURBS curve. \~
|
||
\details \ru Класс содержит достигнутую ошибку аппроксимации и NURBS кривую. \n
|
||
\en The output data contains Reached approximation tolerance and NURBS curve. \n \~
|
||
\ingroup Shell_Building_Parameters
|
||
*/
|
||
// ---
|
||
template< class Nurbs >
|
||
struct MbApproxNurbsCurveResult
|
||
{
|
||
public:
|
||
MbApproxError _error; ///< \ru Достигнутая точность аппроксимации. \en Reached approximation tolerance.
|
||
SPtr<Nurbs> _pNurbs;///< \ru Результирующая кривая. \en Resulting curve.
|
||
|
||
public:
|
||
/// \ru Конструктор по умолчанию. \en Default constructor.
|
||
MbApproxNurbsCurveResult() : _error(), _pNurbs() {}
|
||
|
||
/// \ru Конструктор копирования. \en Copy constructor. \~
|
||
MbApproxNurbsCurveResult( const MbApproxNurbsCurveResult & other ) : _error( other._error ), _pNurbs( other._pNurbs ) {}
|
||
|
||
/// \ru Инициализировать по ошибке и кривой. \en Initialize by error and curve.
|
||
void Init( const MbApproxError & err, const SPtr<Nurbs> & pNurbs )
|
||
{
|
||
_error = err;
|
||
_pNurbs = pNurbs;
|
||
}
|
||
|
||
/// \ru Получить ошибку. \en Get error.
|
||
const MbApproxError & GetError() const { return _error; }
|
||
|
||
/// \ru Получить ошибку. \en Get error.
|
||
MbApproxError & GetError() { return _error; }
|
||
|
||
/// \ru Получить NURBS кривую. \en Get Nurbs curve.
|
||
const SPtr<Nurbs> & GetNurbsCurve() const { return _pNurbs; }
|
||
|
||
/// \ru Получить NURBS кривую. \en Get Nurbs curve.
|
||
SPtr<Nurbs> & GetNurbsCurve() { return _pNurbs; }
|
||
|
||
/// \ru Оператор копирования. \en Copy operator. \~
|
||
void operator = ( const MbApproxNurbsCurveResult & other )
|
||
{
|
||
_error = other._error;
|
||
_pNurbs = other._pNurbs;
|
||
}
|
||
};
|
||
|
||
|
||
//-------------------------------------------------------------------------------
|
||
/** \brief \ru Аппроксимировать 3D точки NURBS кривой.
|
||
\en Approximate 3D points by NURBS curve. \~
|
||
\details \ru Аппроксимировать точки NURBS кривой.
|
||
\en IApproximate points by NURBS curve. \~
|
||
\param[in] param - \ru Параметры аппроксимации.
|
||
\en Parameters for approximation. \~
|
||
\param[out] result - \ru Результат операции.
|
||
\en Operation result. \~
|
||
\return \ru Код ошибки. \en Error code. \~
|
||
\ingroup Curve3D_Modeling
|
||
\warning \ru В разработке.
|
||
\en Under development. \~
|
||
*/
|
||
// ---
|
||
MATH_FUNC( MbResultType ) ApproximatePolylineByNurbs( const MbApproxNurbsParameters<MbCartPoint3D, MbVector3D, MbNurbs3D> & param,
|
||
MbApproxNurbsCurveResult<MbNurbs3D> & result );
|
||
|
||
|
||
//-------------------------------------------------------------------------------
|
||
/** \brief \ru Аппроксимировать 2D точки NURBS кривой.
|
||
\en Approximate 2D points by NURBS curve. \~
|
||
\details \ru Аппроксимировать точки NURBS кривой.
|
||
\en Approximate points by NURBS curve. \~
|
||
\param[in] param - \ru Параметры аппроксимации.
|
||
\en Parameters for approximation. \~
|
||
\param[out] result - \ru Результат операции.
|
||
\en Operation result. \~
|
||
\return \ru Код ошибки. \en Error code. \~
|
||
\ingroup Curve_Modeling
|
||
\warning \ru В разработке.
|
||
\en Under development. \~
|
||
*/
|
||
// ---
|
||
MATH_FUNC( MbResultType ) ApproximatePolylineByNurbs( const MbApproxNurbsParameters<MbCartPoint, MbVector, MbNurbs> & param,
|
||
MbApproxNurbsCurveResult<MbNurbs> & result );
|
||
|
||
#endif // __MB_SMOOTH_NURBS_FIT_CURVE_H
|