//////////////////////////////////////////////////////////////////////
// 本类最核心的方法： 将本面片从凸多面体中删除！
// 涉及到了很多相关的操作，包括：
// 计算新的顶点、新顶点的添加、本面片的删除、及邻域面片的更新等操作
//////////////////////////////////////////////////////////////////////
public bool Removed()
{
int npCount = mLstNeighbors.Count;
if (npCount < 3)
{
return(false);
}
//一些重要的数据结构
List <Vector3> lstVerteciesAdded = new List <Vector3>(); //删除后将产生的新的顶点集
List <byte> lstVDegree = new List <byte>(); //新产生顶点的度数，即邻接平面数。与上动态数组一一对应
//哪些邻域平面相交于相同的顶点
//对应于上面的要添加的顶点
//如对于添加的顶点v,其在VerteciesAdded中的id为2
//则PatchesIntersectV[2]对应了一个动态数组，其元素
//即为相交于点v的所有patch领域面片的id
//＝＝＝＝＝＝＝注意：＝＝＝＝＝＝
//AArray<AArray<int,int>,AArray<int,int>>在编译时会报错！
//说明模板类的使用暂时不支持嵌套定义。因此，这里采用了指针！
List <List <int> > PatchesIntersectV = new List <List <int> >();
//邻域面片包含了哪些新加入的顶点
List <List <int> > VerticesInPatch = new List <List <int> >(npCount);
int i;
for (i = 0; i < npCount; i++)
{
//初始化VerticesInPatch的每一个元素
VerticesInPatch.Add(new List <int>());
}
/////////////////////////////////////////////////////////////////////
// 求解新交点部分！
/////////////////////////////////////////////////////////////////////
List <int> lstN = new List <int>(); //存储选出的三个相邻面片的id
CombGenerator cg = new CombGenerator(3, npCount);
Vector3 v = Vector3.zero;
bool valid;
//主循环
while (!cg.Over)
{
//产生一个组合
cg.GetNextComb(lstN);
if (Processed(lstN, PatchesIntersectV)) //已经处理过，直接跳过，进入下一轮循环！
{
continue;
}
if (Solve3NPIntersection(lstN, ref v)) //有唯一解
{
valid = true;
//如果有解，先代入到当前平面的方程
//注意：考察当前面片时，则应该是不在当前面片的内部！
//在该平面上或其外部都可以
if (this.Inside(v))
{
continue; //直接进入下一轮while循环
}
List <int> lstPatchesPassV = new List <int>(); //定义一个过v的所有面片的动态数组
//依次代入其他的邻域面片方程检验
for (i = 0; i < npCount; i++)
{
if (i != lstN[0] && i != lstN[1] && i != lstN[2])
{
//不能在这些面片的外部
if (mLstNeighbors[i].NeighborPatch.Outside(v))
{
valid = false;
break; //在某个平面外部，跳出for循环
}
//在平面上的情况
if (mLstNeighbors[i].NeighborPatch.OnPlane(v))
{
lstPatchesPassV.Add(i); //出现共面的情况！
}
}
}
if (valid) //有效的交点
{
lstVerteciesAdded.Add(v); //添加到新有效顶点列表
//添加lstN[0,1,2]到相交于该顶点的邻域平面列表
lstPatchesPassV.Add(lstN[0]);
lstPatchesPassV.Add(lstN[1]);
lstPatchesPassV.Add(lstN[2]);
//modified by wf, 04-10-09
//为保证前后计算的一致性而作的代码修改：
int ExistPIV;
if ((ExistPIV = HasPIntersectVExist(lstPatchesPassV, PatchesIntersectV)) == -1)
{
//不存在不一致的情况
//添加上述列表到PatchesIntersectV中
PatchesIntersectV.Add(lstPatchesPassV);
//将顶点度数记录下来
lstVDegree.Add((byte)lstPatchesPassV.Count);
//将该顶点在VerteciesAdded中的id添加到
//相交于该顶点的各个面片对应的VerticesInPatch中
int vid = lstVerteciesAdded.Count - 1;
int npid;
for (i = 0; i < lstPatchesPassV.Count; i++)
{
npid = lstPatchesPassV[i];
VerticesInPatch[npid].Add(vid);
}
}
else
{
//出现了不一致的情况，此时按照最后最多面片相交的情况处理！
lstVerteciesAdded.RemoveAt(lstVerteciesAdded.Count - 1); //删除该点
List <int> lstExistPIV = PatchesIntersectV[ExistPIV];
PatchesIntersectV[ExistPIV] = lstPatchesPassV;
lstVDegree[ExistPIV] = (byte)lstPatchesPassV.Count;
//将该顶点在VerteciesAdded中的id添加到
//相交于该顶点的各个面片对应的VerticesInPatch中
//int vid=VerteciesAdded.GetSize()-1;
int npid;
for (i = 0; i < lstPatchesPassV.Count; i++)
{
npid = lstPatchesPassV[i];
if (!InArray(npid, lstExistPIV)) //如果该npid没有出现过，则添加vid
{
VerticesInPatch[npid].Add(ExistPIV);
}
}
lstExistPIV.Clear(); //释放内存
}
}
else
{
lstPatchesPassV.Clear(); //当前顶点无效，回收前面分配的内存
};
} //无解的情况暂不考虑
}
//如果没有合法的新交点，则这里应该返回false了
//正常而言，应该不太回出现这种情况，因为在计算最小误差时
//就应该排除掉了无解的情况，因此还有一个最小误差求解和本方法结果一致性的问题
if (lstVerteciesAdded.Count == 0)
{
// error occured!
mRemovedError = -1.0f;
mConvexPolytope.ExceptionOccur = true;
return(false);
}
/////////////////////////////////////////////////////////////////////
// 向Polytope中插入新交点部分！
/////////////////////////////////////////////////////////////////////
//记录插入前Polytope已有的顶点数目，新交点插入后的全局id则依次为：g_vid,g_vid+1,g_vid+2...
//因此可供以后更新面片的邻域顶点列表使用
int g_vid = mConvexPolytope.LstVertecies.Count;
for (i = 0; i < lstVerteciesAdded.Count; i++)
{
VertexInfo vInfo = new VertexInfo();
vInfo.Degree = lstVDegree[i];
mConvexPolytope.AddV(lstVerteciesAdded[i], vInfo);
}
//更新之前应先将以前的邻域面片备份，这一步可以考虑放在Polytope调用Removed()函数
//前进行！
/////////////////////////////////////////////////////////////////////
// 更新邻域面片的邻域列表(包括顶点和相邻面片)
/////////////////////////////////////////////////////////////////////
Patch curNP; //当前的邻域面片
int g_vid1, g_vid2; //当前的邻域面片对应的顶点，及邻边上的另一个顶点（都是全局id）
/////////////////////////////////////////////////////////////////////
// ＝＝＝＝＝＝＝注意在两相邻面片中，边的方向正好相反＝＝＝＝＝
//
// 当前面片P
// \ ---. /
// 对应(Pnk) v1\________/ v2 对应邻域面片(Pn2)
// / \
// / <----- \
// 邻域面片(Pn1)
//
/////////////////////////////////////////////////////////////////////
int next, pre;
List <int> lstVSorted = new List <int>(); //按照顶点连接顺序连接好的数组
List <int> lstVertices = null;
int ivid, lastvid;
for (i = 0; i < npCount; i++) //外层循环，对每一个邻域面片分别考虑！循环体内是一个邻域面片的处理
{
lstVSorted.Clear(); //清空上次循环中的顶点排序列表
next = (i + 1 < npCount) ? i + 1 : 0; //下一个neighbor的索引，由于是用数组表示环状结构，因此要作一个运算
pre = (i - 1 < 0) ? npCount - 1 : i - 1; //上一个neighbor的索引
curNP = mLstNeighbors[i].NeighborPatch;
g_vid1 = mLstNeighbors[i].Vid;
g_vid2 = mLstNeighbors[next].Vid;
lstVertices = VerticesInPatch[i];
/////////////////////////////////////////////////////////////////////
// 开始顶点连接
// 注意下面的顶点连接算法似乎没有必然得出正确结果的保障
// 因此，这一段也应作为测试和调试的重点！
/////////////////////////////////////////////////////////////////////
//先查找与vid2邻接的顶点
int j;
for (j = 0; j < lstVertices.Count; j++)
{
ivid = lstVertices[j];
if (InArray(i, PatchesIntersectV[ivid]) && //vid1对应的邻域面片(Pn1)过vid
InArray(next, PatchesIntersectV[ivid])) //vid2对应的邻域面片(Pn2)过vid
{
//说明vid与v2相邻接
lstVSorted.Add(ivid); //插入数组中
break; //找到了，跳出
}
}
//确保找到！
if (lstVSorted.Count != 1)
{
// error occured!
mRemovedError = -1.0f;
mConvexPolytope.ExceptionOccur = true;
return(false);
}
//然后，依次寻找并连接相邻的两个顶点！
//lastvid标志最后一个已被连接的顶点
//定义llvid则标志倒数第二个被连接的顶点，引入改变量是为了避免重复连接！
int llvid;
int counter = 1; //引入counter防止死循环
while (counter < lstVertices.Count)
{
counter++;
lastvid = lstVSorted[lstVSorted.Count - 1];
if (lstVSorted.Count < 2)
{
llvid = -1; //一个无效值，因为此时还没有倒数第二个
}
else
{
llvid = lstVSorted[lstVSorted.Count - 2];
}
for (j = 0; j < lstVertices.Count; j++)
{
ivid = lstVertices[j];
//这个地方应该增加判断：即不能重复连接！
if ((ivid != lastvid) && (ivid != llvid) && IsVAdjacent(PatchesIntersectV[lastvid], PatchesIntersectV[ivid])) //相邻
{
lstVSorted.Add(ivid);
break;
}
}
}
if (counter != lstVSorted.Count)
{
// error occured!
mRemovedError = -1.0f;
mConvexPolytope.ExceptionOccur = true;
return(false);
}
if (lstVSorted.Count != 1)
{
// error occured!
}
lastvid = lstVSorted[lstVSorted.Count - 1];
//确保最后一个顶点lastvid应该是和v1邻接的
if (!InArray(pre, PatchesIntersectV[lastvid]) || !InArray(i, PatchesIntersectV[lastvid]))
{
// error occured!
mRemovedError = -1.0f;
mConvexPolytope.ExceptionOccur = true;
return(false);
}
/////////////////////////////////////////////////////////////////////
// 确定顶点连接关系后，则可以开始邻域面片的顶点插入操作了
/////////////////////////////////////////////////////////////////////
//判断v1和v2是否应该从当前邻域面片的Neighbor中删除！
//判断方法：以v2为例，如果过v2的面片仅有P,Pn1,Pn2，则v2可以删除了，这可以简化为看其度数是否为3或>3
List <VPNeighbor> lstNeighbors = curNP.LstNeighbors;
//寻找v2在当前邻域面片中的位置
for (j = 0; j < lstNeighbors.Count; j++)
{
int tmp = lstNeighbors[j].Vid;
if (g_vid2 == tmp)
{
break;
}
}
//循环结束，j保存了当前的v2位置
int v2pos = j;
if (v2pos >= lstNeighbors.Count) //确保一定找到
{
// error occured!
mRemovedError = -1.0f;
mConvexPolytope.ExceptionOccur = true;
return(false);
}
if (g_vid1 != curNP.GetNextV(v2pos)) //确保一定找到
{
// error occured!
mRemovedError = -1.0f;
mConvexPolytope.ExceptionOccur = true;
return(false);
}
bool bv2Last = (v2pos == lstNeighbors.Count - 1); //v2是否是Neighbor中最后一个元素？
//先处理v1，因为对其的操作比较简单！直接删除或保留即可！
//判断v1是否应该从当前邻域面片的Neighbor中删除
VertexInfo v1Info = mConvexPolytope.LstVertexInfo[g_vid1];
if (v1Info.Degree == 3)
{
//删除该邻域，v1在当前patch中的索引为pCurNP.GetNext(j)
lstNeighbors.RemoveAt(curNP.GetNext(v2pos));
if (bv2Last) //说明v1是第一个元素，因此，删除v1后，应将v2pos自减
{
v2pos--;
}
}
int InsertPos; //新邻域添加的位置
//处理v2是否删除或保留！
VertexInfo v2Info = mConvexPolytope.LstVertexInfo[g_vid2];
if (v2Info.Degree == 3)
{
//则应删除v2
lstNeighbors.RemoveAt(v2pos);
InsertPos = v2pos; //v2已被删除，直接从v2pos插入
}
else
{
//不删除v2，但必须修改其pNeighborPatch
lstNeighbors[v2pos].NeighborPatch = mLstNeighbors[next].NeighborPatch; //修改其对应NeighborPatch为Pn2!
InsertPos = curNP.GetNext(v2pos); //插入点在v2pos后面第一个元素起
}
//构造新要添加的邻域
List <VPNeighbor> lstNeighborsToAdd = new List <VPNeighbor>(); //新要添加的邻域
VPNeighbor vpn = new VPNeighbor();
for (j = 0; j < lstVSorted.Count; j++)
{
vpn.Vid = lstVSorted[j] + g_vid; //注意，这里要用全局id，因此应加上g_vid
if (j == lstVSorted.Count - 1)
{
//最后一个邻域节点要特殊处理
//其邻域面片应等于本面片的上一个邻域面片
vpn.NeighborPatch = mLstNeighbors[pre].NeighborPatch;
}
else
{
//要用一个查找算法！找出对应于该点的邻域面片！
for (int k = 0; k < npCount; k++)
{
if (k != i) //不是当前正在考察的面片
{
List <int> lstVertecies = VerticesInPatch[k];
if (InArray(lstVSorted[j], lstVertecies) && InArray(lstVSorted[j + 1], lstVertecies))
{
//由VSorted[j,j+1]构成的边出现在pVertecies中
//说明第k个邻域面片对应了顶点VSorted[j]
vpn.NeighborPatch = mLstNeighbors[k].NeighborPatch;
}
}
}
}
if (vpn.NeighborPatch == null) //确保一定找到
{
// error occured!
mRemovedError = -1.0f;
mConvexPolytope.ExceptionOccur = true;
return(false);
}
lstNeighborsToAdd.Add(vpn);
}
//插入新的邻域
lstNeighbors.InsertRange(InsertPos, lstNeighborsToAdd);
//当前邻域面片pCurNP的新的邻域构造OK后，需要对其进行更新删除误差操作！
curNP.UpdateRemovedError();
} // end of for-loop
//循环遍历当前面片的每一个顶点，并将其度数自减1
int curvid;
for (i = 0; i < npCount; i++)
{
curvid = mLstNeighbors[i].Vid;
VertexInfo curVInfo = mConvexPolytope.LstVertexInfo[curvid];
curVInfo.Degree--;
}
return(true); //删除成功
}
public bool Init(GiftWrap gw)
{
if (gw.ExceptionOccur())
{
return(false);
}
Reset(); //重置为初始状态
Centroid = gw.Centroid; //质心置为初始化gw的质心
//分情况考虑构造CConvexPolytope
if (gw.HullType == GiftWrap.HULL_TYPE.HULL_3D) //3D Hull的情况
{
int[] map = new int[gw.LstVertex.Count]; //构造一个映射表
int count = 0;
//添加有效顶点&构造映射表
int i;
for (i = 0; i < gw.LstVertex.Count; i++)
{
map[i] = -1;
if (gw.LstExtremeVertex[i])
{
//当前点有效，用其初始化v，并将其插入到顶点列表
Vector3 v = gw.LstVertex[i];
LstVertecies.Add(v);
LstVertexInfo.Add(new VertexInfo());
map[i] = count++;
}
}
//构造面片
//添加三角形面片
for (i = 0; i < gw.LstFaces.Count; i++)
{
Face f = gw.LstFaces[i];
if (!f.InPolygon) //不属于任何多边形，添加
{
Vector3 v1 = gw.LstVertex[f.v1];
Vector3 v2 = gw.LstVertex[f.v2];
Vector3 v3 = gw.LstVertex[f.v3];
Patch pat = new Patch(this);
pat.Set(v1, v2, v3); //几何信息
//依次向Neighbors中添加元素
VPNeighbor vpn = new VPNeighbor();
List <VPNeighbor> lstNeighbor = pat.LstNeighbors;
vpn.Vid = map[f.v1]; //这里必须作一个映射
lstNeighbor.Add(vpn);
vpn = new VPNeighbor();
vpn.Vid = map[f.v2];
lstNeighbor.Add(vpn);
vpn = new VPNeighbor();
vpn.Vid = map[f.v3];
lstNeighbor.Add(vpn);
//各顶点度数增1
LstVertexInfo[map[f.v1]].Degree++;
LstVertexInfo[map[f.v2]].Degree++;
LstVertexInfo[map[f.v3]].Degree++;
//添加到链表
LstPatches.Add(pat);
}
}
//添加多边形面片
for (i = 0; i < gw.LstPlanes.Count; i++)
{
List <int> planes = gw.LstPlanes[i];
//取前三个点构造平面几何信息
Vector3 v1 = gw.LstVertex[planes[0]];
Vector3 v2 = gw.LstVertex[planes[1]];
Vector3 v3 = gw.LstVertex[planes[2]];
Patch pat = new Patch(this);
pat.Set(v1, v2, v3); //几何信息
//依次向Neighbors中添加元素
VPNeighbor vpn = new VPNeighbor();
List <VPNeighbor> lstNeighbors = pat.LstNeighbors;
for (int j = 0; j < planes.Count; j++)
{
vpn = new VPNeighbor();
vpn.Vid = map[planes[j]]; //这里必须作一个映射
lstNeighbors.Add(vpn);
LstVertexInfo[vpn.Vid].Degree++; //顶点度数增1
}
//添加到链表
LstPatches.Add(pat);
}
}
else
{
//说明是2D Hull的情况
List <int> lstCHVs = gw.GetCHVertecies();
if (lstCHVs == null)
{
return(false);
}
if (lstCHVs.Count < 3) //至少是一个三角形
{
return(false);
}
//顶点信息
VertexInfo vInfo = new VertexInfo();
vInfo.Degree = 3; //直棱拄所有顶点的面度数均为3
HalfSpace planeOut = new HalfSpace();
HalfSpace planeIn = new HalfSpace();
//取前三个点构造平面几何信息
Vector3 v1 = gw.LstVertex[lstCHVs[0]];
Vector3 v2 = gw.LstVertex[lstCHVs[1]];
Vector3 v3 = gw.LstVertex[lstCHVs[2]];
//构造两个平面PlaneOut和PlaneIn，分别表示顶面和底面
planeOut.Set(v1, v2, v3);
planeIn.Normal = -planeOut.Normal;
planeIn.Dist = -planeOut.Dist;
planeIn.Translate(HULL2D_HALF_THICKNESS);
planeOut.Translate(HULL2D_HALF_THICKNESS);
Vector3 vOutNormal = planeOut.Normal;
Vector3 vInNormal = planeIn.Normal;
//分别求出PlaneOut,PlaneIn上的两点
Vector3 vOut = v1 + HULL2D_HALF_THICKNESS * vOutNormal;
Vector3 vIn = v1 + HULL2D_HALF_THICKNESS * vInNormal;
//构造顶点及顶点信息
int i;
for (i = 0; i < lstCHVs.Count; i++)
{
//同时添加底面和顶面的一个顶点
Vector3 vec1 = gw.LstVertex[lstCHVs[i]];
Vector3 vec2 = vec1;
if (i < 3)
{
vec1 += HULL2D_HALF_THICKNESS * vOutNormal;
vec2 += HULL2D_HALF_THICKNESS * vInNormal;
}
else
{
Vector3 vDiff = vec1 - vOut;
vec1 -= Vector3.Dot(vDiff, vOutNormal) * vOutNormal;
vDiff = vec2 - vIn;
vec2 -= Vector3.Dot(vDiff, vInNormal) * vInNormal;
}
LstVertecies.Add(vec1);
LstVertecies.Add(vec2);
//相应的，添加两个顶点信息
LstVertexInfo.Add(vInfo);
LstVertexInfo.Add(vInfo);
}
//开始构造平面面片
//向外的面
Patch pat = new Patch(this);
pat.Normal = vOutNormal; //几何信息
pat.Dist = planeOut.Dist;
//依次向Neighbors中添加元素
VPNeighbor vpn = new VPNeighbor();
List <VPNeighbor> lstNeighbors1 = pat.LstNeighbors;
for (i = 0; i < lstCHVs.Count; i++)
{
vpn = new VPNeighbor();
vpn.Vid = 2 * i;
lstNeighbors1.Add(vpn);
}
//添加到链表
LstPatches.Add(pat);
//向内的面
pat = new Patch(this);
pat.Normal = vInNormal; //几何信息
pat.Dist = planeIn.Dist;
//依次向Neighbors中添加元素
List <VPNeighbor> lstNeighbors2 = pat.LstNeighbors;
//顶面按照逆序添加
for (i = lstCHVs.Count - 1; i >= 0; i--)
{
vpn = new VPNeighbor();
vpn.Vid = 2 * i + 1;
lstNeighbors2.Add(vpn);
}
//添加到链表
LstPatches.Add(pat);
//开始添加各个侧面
for (i = 0; i < lstCHVs.Count; i++)
{
pat = new Patch(this);
List <VPNeighbor> lstNeighbors = pat.LstNeighbors;
//每个侧面都是一个矩形
if (i < lstCHVs.Count - 1)
{
v1 = LstVertecies[2 * i + 2];
v2 = LstVertecies[2 * i];
v3 = LstVertecies[2 * i + 1];
pat.Set(v1, v2, v3);
vpn = new VPNeighbor();
vpn.Vid = 2 * i;
lstNeighbors.Add(vpn);
vpn = new VPNeighbor();
vpn.Vid = 2 * i + 1;
lstNeighbors.Add(vpn);
vpn = new VPNeighbor();
vpn.Vid = 2 * i + 3;
lstNeighbors.Add(vpn);
vpn = new VPNeighbor();
vpn.Vid = 2 * i + 2;
lstNeighbors.Add(vpn);
}
else
{
//最后一个矩形的情况比较特殊
v1 = LstVertecies[0];
v2 = LstVertecies[2 * i];
v3 = LstVertecies[2 * i + 1];
pat.Set(v1, v2, v3);
vpn = new VPNeighbor();
vpn.Vid = 2 * i;
lstNeighbors.Add(vpn);
vpn = new VPNeighbor();
vpn.Vid = 2 * i + 1;
lstNeighbors.Add(vpn);
vpn = new VPNeighbor();
vpn.Vid = 1;
lstNeighbors.Add(vpn);
vpn = new VPNeighbor();
vpn.Vid = 0;
lstNeighbors.Add(vpn);
}
LstPatches.Add(pat);
}
}
OriginPatchNum = LstPatches.Count;
CurVNum = LstVertecies.Count;
//初始化删除误差
if (mLstRemovedError == null)
{
mLstRemovedError = new List <float>(OriginPatchNum + 1);
}
mLstRemovedError.Clear();
for (int i = 0; i < OriginPatchNum + 1; i++)
{
mLstRemovedError.Add(-1.0f); //0,1,2,3都置为无效值
}
ExceptionOccur = false;
//计算每个patch的邻域patch
ComputePatchNeighbors();
//HalfSpace::SetDistThresh(1e-3); //恢复到缺省的阈值
//寻找最小删除误差对应的面片
SearchLeastErrorPatch();
//开始简化，简化到头
ReduceAll();
return(true);
}
