mirror of
https://develop.openfoam.com/Development/openfoam.git
synced 2025-11-28 03:28:01 +00:00
ENH: support general searchable spheroid (issue #1901)
- a sphere/spheroid can be specified as a single radius or three radii.
If all three values happen to be identical, they are collapsed to a
single value. Examples,
radius 2;
radius (2 2 2);
radius (2 3 4);
radius (2 2 4);
The search for nearest point on an ellipse or ellipsoid follows the
description given by Geometric Tools (David Eberly), which also
include some pseudo code. The content is CC-BY 4.0
In the search algorithm, symmetry is exploited and the searching is
confined to the first (+x,+y,+z) octant, and the radii are ordered
from largest to smallest.
Searching is optimized for sphere, prolate and oblate spheroids.
This commit is contained in:
committed by
Mark Olesen
parent
4258f8059f
commit
e9d130f022
@ -219,6 +219,26 @@ int main(int argc, char *argv[])
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)
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)
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);
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);
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doTest1
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(
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searchableSphere
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(
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io,
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|
point(0.5, 0.5, 0.5),
|
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vector(1.999, 2, 2.001)
|
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)
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);
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doTest1
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(
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searchableSphere
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|
(
|
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|
io,
|
||||||
|
point(0, 0, 0),
|
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|
vector(3, 3, 4)
|
||||||
|
)
|
||||||
|
);
|
||||||
|
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||||||
Info<< "\nDone\n" << endl;
|
Info<< "\nDone\n" << endl;
|
||||||
return 0;
|
return 0;
|
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}
|
}
|
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|
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@ -24,6 +24,17 @@ License
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You should have received a copy of the GNU General Public License
|
You should have received a copy of the GNU General Public License
|
||||||
along with OpenFOAM. If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
|
along with OpenFOAM. If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
|
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Description
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The search for nearest point on an ellipse or ellipsoid follows the
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description given by Geometric Tools (David Eberly), which also
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include some pseudo code. The content is CC-BY 4.0
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https://www.geometrictools.com/Documentation/DistancePointEllipseEllipsoid.pdf
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|
In the search algorithm, symmetry is exploited and the searching is
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confined to the first (+x,+y,+z) octant, and the radii are ordered
|
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from largest to smallest.
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\*---------------------------------------------------------------------------*/
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\*---------------------------------------------------------------------------*/
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#include "searchableSphere.H"
|
#include "searchableSphere.H"
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@ -89,6 +100,410 @@ inline static void applyOctant(point& p, unsigned octant)
|
|||||||
if (octant & 4) { p.z() = -p.z(); }
|
if (octant & 4) { p.z() = -p.z(); }
|
||||||
}
|
}
|
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|
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|
// Vector magnitudes
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|
inline static scalar vectorMagSqr
|
||||||
|
(
|
||||||
|
const scalar x,
|
||||||
|
const scalar y
|
||||||
|
)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
return (sqr(x) + sqr(y));
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
inline static scalar vectorMagSqr
|
||||||
|
(
|
||||||
|
const scalar x,
|
||||||
|
const scalar y,
|
||||||
|
const scalar z
|
||||||
|
)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
return (sqr(x) + sqr(y) + sqr(z));
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
inline static scalar vectorMag
|
||||||
|
(
|
||||||
|
const scalar x,
|
||||||
|
const scalar y
|
||||||
|
)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
return hypot(x, y);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
inline static scalar vectorMag
|
||||||
|
(
|
||||||
|
const scalar x,
|
||||||
|
const scalar y,
|
||||||
|
const scalar z
|
||||||
|
)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
return ::sqrt(vectorMagSqr(x, y, z));
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
} // End namespace Foam
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
// * * * * * * * * * * * * * * * Local Functions * * * * * * * * * * * * * * //
|
||||||
|
|
||||||
|
// Searching
|
||||||
|
namespace Foam
|
||||||
|
{
|
||||||
|
|
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|
// Max iterations for root finding
|
||||||
|
static constexpr int maxIters = 100;
|
||||||
|
|
||||||
|
// Relative ellipse size within the root finding (1)
|
||||||
|
static constexpr scalar tolCloseness = 1e-3;
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
// Find root for distance to ellipse
|
||||||
|
static scalar findRootEllipseDistance
|
||||||
|
(
|
||||||
|
const scalar r0, //!< Ratio of major/minor
|
||||||
|
const scalar z0, //!< Search point y0, scaled by e0 (major)
|
||||||
|
const scalar z1, //!< Search point y1, scaled by e1 (minor)
|
||||||
|
scalar g //!< Evaluated ellipse, implicit form
|
||||||
|
)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
const scalar n0 = r0*z0;
|
||||||
|
|
||||||
|
scalar s0 = z1 - 1;
|
||||||
|
scalar s1 = (g < 0 ? 0 : vectorMag(n0, z1) - 1);
|
||||||
|
scalar s = 0;
|
||||||
|
|
||||||
|
int nIters = 0;
|
||||||
|
while (nIters++ < maxIters)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
s = (s0 + s1) / 2;
|
||||||
|
if (equal(s, s0) || equal(s, s1))
|
||||||
|
{
|
||||||
|
break;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
g = sqr(n0/(s+r0)) + sqr(z1/(s+1)) - 1;
|
||||||
|
|
||||||
|
if (mag(g) < tolCloseness)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
break;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
else if (g > 0)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
s0 = s;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
else // g < 0
|
||||||
|
{
|
||||||
|
s1 = s;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
#ifdef FULLDEBUG
|
||||||
|
InfoInFunction
|
||||||
|
<< "Located root in " << nIters << " iterations" << endl;
|
||||||
|
#endif
|
||||||
|
|
||||||
|
return s;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
// Find root for distance to ellipsoid
|
||||||
|
static scalar findRootEllipsoidDistance
|
||||||
|
(
|
||||||
|
const scalar r0, //!< Ratio of major/minor
|
||||||
|
const scalar r1, //!< Ratio of mezzo/minor
|
||||||
|
const scalar z0, //!< Search point y0, scaled by e0 (major)
|
||||||
|
const scalar z1, //!< Search point y1, scaled by e1 (mezzo)
|
||||||
|
const scalar z2, //!< Search point y2, scaled by e2 (minor)
|
||||||
|
scalar g //!< Evaluated ellipsoid, implicit form
|
||||||
|
)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
const scalar n0 = r0*z0;
|
||||||
|
const scalar n1 = r1*z1;
|
||||||
|
|
||||||
|
scalar s0 = z2 - 1;
|
||||||
|
scalar s1 = (g < 0 ? 0 : vectorMag(n0, n1, z2) - 1);
|
||||||
|
scalar s = 0;
|
||||||
|
|
||||||
|
int nIters = 0;
|
||||||
|
while (nIters++ < maxIters)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
s = (s0 + s1) / 2;
|
||||||
|
if (equal(s, s0) || equal(s, s1))
|
||||||
|
{
|
||||||
|
break;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
g = vectorMagSqr(n0/(s+r0), n1/(s+r1), z2/(s+1)) - 1;
|
||||||
|
|
||||||
|
if (mag(g) < tolCloseness)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
break;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
else if (g > 0)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
s0 = s;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
else // g < 0
|
||||||
|
{
|
||||||
|
s1 = s;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
#ifdef FULLDEBUG
|
||||||
|
InfoInFunction
|
||||||
|
<< "root at " << s << " found in " << nIters
|
||||||
|
<< " iterations" << endl;
|
||||||
|
#endif
|
||||||
|
|
||||||
|
return s;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
// Distance (squared) to an ellipse (2D)
|
||||||
|
static scalar distanceToEllipse
|
||||||
|
(
|
||||||
|
// [in] Ellipse characteristics. e0 >= e1
|
||||||
|
const scalar e0, const scalar e1,
|
||||||
|
// [in] search point. y0 >= 0, y1 >= 0
|
||||||
|
const scalar y0, const scalar y1,
|
||||||
|
// [out] nearest point on ellipse
|
||||||
|
scalar& x0, scalar& x1
|
||||||
|
)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
if (equal(y1, 0))
|
||||||
|
{
|
||||||
|
// On the y1 = 0 axis
|
||||||
|
|
||||||
|
const scalar numer0 = e0*y0;
|
||||||
|
const scalar denom0 = sqr(e0) - sqr(e1);
|
||||||
|
|
||||||
|
if (numer0 < denom0)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
const scalar xde0 = numer0/denom0; // Is always < 1
|
||||||
|
|
||||||
|
x0 = e0*xde0;
|
||||||
|
x1 = e1*sqrt(1 - sqr(xde0));
|
||||||
|
|
||||||
|
return vectorMagSqr((x0-y0), x1);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
// Fallthrough
|
||||||
|
x0 = e0;
|
||||||
|
x1 = 0;
|
||||||
|
|
||||||
|
return sqr(y0-e0);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
else if (equal(y0, 0))
|
||||||
|
{
|
||||||
|
// On the y0 = 0 axis, in the y1 > 0 half
|
||||||
|
x0 = 0;
|
||||||
|
x1 = e1;
|
||||||
|
return sqr(y1-e1);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
else
|
||||||
|
{
|
||||||
|
// In the y0, y1 > 0 quadrant
|
||||||
|
|
||||||
|
const scalar z0 = y0 / e0;
|
||||||
|
const scalar z1 = y1 / e1;
|
||||||
|
scalar eval = sqr(z0) + sqr(z1);
|
||||||
|
|
||||||
|
scalar g = eval - 1;
|
||||||
|
|
||||||
|
if (mag(g) < tolCloseness)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
x0 = y0;
|
||||||
|
x1 = y1;
|
||||||
|
|
||||||
|
if (!equal(eval, 1))
|
||||||
|
{
|
||||||
|
// Very close, scale accordingly.
|
||||||
|
eval = sqrt(eval);
|
||||||
|
x0 /= eval;
|
||||||
|
x1 /= eval;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
return sqr(x0-y0) + sqr(x1-y1);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
// General search.
|
||||||
|
// Uses root find to get tbar of F(t) on (-e1^2,+inf)
|
||||||
|
|
||||||
|
// Ratio major/minor
|
||||||
|
const scalar r0 = sqr(e0 / e1);
|
||||||
|
|
||||||
|
const scalar sbar =
|
||||||
|
findRootEllipseDistance(r0, z0, z1, g);
|
||||||
|
|
||||||
|
x0 = r0 * y0 / (sbar + r0);
|
||||||
|
x1 = y1 / (sbar + 1);
|
||||||
|
|
||||||
|
// Re-evaluate
|
||||||
|
eval = sqr(x0/e0) + sqr(x1/e1);
|
||||||
|
|
||||||
|
if (!equal(eval, 1))
|
||||||
|
{
|
||||||
|
// Very close, scale accordingly.
|
||||||
|
//
|
||||||
|
// This is not exact - the point is projected at a
|
||||||
|
// slight angle, but we are only correcting for
|
||||||
|
// rounding in the first place.
|
||||||
|
|
||||||
|
eval = sqrt(eval);
|
||||||
|
x0 /= eval;
|
||||||
|
x1 /= eval;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
return sqr(x0-y0) + sqr(x1-y1);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
// Code never reaches here
|
||||||
|
FatalErrorInFunction
|
||||||
|
<< "Programming/logic error" << nl
|
||||||
|
<< exit(FatalError);
|
||||||
|
|
||||||
|
return 0;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
// Distance (squared) to an ellipsoid (3D)
|
||||||
|
static scalar distanceToEllipsoid
|
||||||
|
(
|
||||||
|
// [in] Ellipsoid characteristics. e0 >= e1 >= e2
|
||||||
|
const scalar e0, const scalar e1, const scalar e2,
|
||||||
|
// [in] search point. y0 >= 0, y1 >= 0, y2 >= 0
|
||||||
|
const scalar y0, const scalar y1, const scalar y2,
|
||||||
|
// [out] nearest point on ellipsoid
|
||||||
|
scalar& x0, scalar& x1, scalar& x2
|
||||||
|
)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
if (equal(y2, 0))
|
||||||
|
{
|
||||||
|
// On the y2 = 0 plane. Can use 2D ellipse finding
|
||||||
|
|
||||||
|
const scalar numer0 = e0*y0;
|
||||||
|
const scalar numer1 = e1*y1;
|
||||||
|
const scalar denom0 = sqr(e0) - sqr(e2);
|
||||||
|
const scalar denom1 = sqr(e1) - sqr(e2);
|
||||||
|
|
||||||
|
if (numer0 < denom0 && numer1 < denom1)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
const scalar xde0 = numer0/denom0; // Is always < 1
|
||||||
|
const scalar xde1 = numer1/denom1; // Is always < 1
|
||||||
|
|
||||||
|
const scalar disc = (1 - sqr(xde0) - sqr(xde1));
|
||||||
|
|
||||||
|
if (disc > 0)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
x0 = e0*xde0;
|
||||||
|
x1 = e1*xde1;
|
||||||
|
x2 = e2*sqrt(disc);
|
||||||
|
|
||||||
|
return vectorMagSqr((x0-y0), (x1-y1), x2);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
// Fallthrough - use 2D form
|
||||||
|
x2 = 0;
|
||||||
|
return distanceToEllipse(e0,e1, y0,y1, x0,x1);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
else if (equal(y1, 0))
|
||||||
|
{
|
||||||
|
// On the y1 = 0 plane, in the y2 > 0 half
|
||||||
|
x1 = 0;
|
||||||
|
if (equal(y0, 0))
|
||||||
|
{
|
||||||
|
x0 = 0;
|
||||||
|
x2 = e2;
|
||||||
|
return sqr(y2-e2);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
else // y0 > 0
|
||||||
|
{
|
||||||
|
return distanceToEllipse(e0,e2, y0,y2, x0,x2);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
else if (equal(y0, 0))
|
||||||
|
{
|
||||||
|
// On the y1 = 0 plane, in the y1, y2 > 0 quadrant
|
||||||
|
x0 = 0;
|
||||||
|
return distanceToEllipse(e1,e2, y1,y2, x1,x2);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
else
|
||||||
|
{
|
||||||
|
// In the y0, y1, y2 > 0 octant
|
||||||
|
|
||||||
|
const scalar z0 = y0/e0;
|
||||||
|
const scalar z1 = y1/e1;
|
||||||
|
const scalar z2 = y2/e2;
|
||||||
|
scalar eval = vectorMagSqr(z0, z1, z2);
|
||||||
|
|
||||||
|
scalar g = eval - 1;
|
||||||
|
|
||||||
|
if (mag(g) < tolCloseness)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
x0 = y0;
|
||||||
|
x1 = y1;
|
||||||
|
x2 = y2;
|
||||||
|
|
||||||
|
if (equal(eval, 1))
|
||||||
|
{
|
||||||
|
// Exactly on the ellipsoid - we are done
|
||||||
|
return 0;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
// Very close, scale accordingly.
|
||||||
|
eval = sqrt(eval);
|
||||||
|
x0 /= eval;
|
||||||
|
x1 /= eval;
|
||||||
|
x2 /= eval;
|
||||||
|
|
||||||
|
return vectorMagSqr((x0-y0), (x1-y1), (x2-y2));
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
// General search.
|
||||||
|
// Compute the unique root tbar of F(t) on (-e2^2,+inf)
|
||||||
|
|
||||||
|
const scalar r0 = sqr(e0/e2);
|
||||||
|
const scalar r1 = sqr(e1/e2);
|
||||||
|
|
||||||
|
const scalar sbar =
|
||||||
|
findRootEllipsoidDistance(r0,r1, z0,z1,z2, g);
|
||||||
|
|
||||||
|
x0 = r0*y0/(sbar+r0);
|
||||||
|
x1 = r1*y1/(sbar+r1);
|
||||||
|
x2 = y2/(sbar+1);
|
||||||
|
|
||||||
|
// Reevaluate
|
||||||
|
eval = vectorMagSqr((x0/e0), (x1/e1), (x2/e2));
|
||||||
|
|
||||||
|
if (!equal(eval, 1))
|
||||||
|
{
|
||||||
|
// Not exactly on ellipsoid?
|
||||||
|
//
|
||||||
|
// Scale accordingly. This is not exact - the point
|
||||||
|
// is projected at a slight angle, but we are only
|
||||||
|
// correcting for rounding in the first place.
|
||||||
|
|
||||||
|
eval = sqrt(eval);
|
||||||
|
x0 /= eval;
|
||||||
|
x1 /= eval;
|
||||||
|
x2 /= eval;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
return vectorMagSqr((x0-y0), (x1-y1), (x2-y2));
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
// Code never reaches here
|
||||||
|
FatalErrorInFunction
|
||||||
|
<< "Programming/logic error" << nl
|
||||||
|
<< exit(FatalError);
|
||||||
|
|
||||||
|
return 0;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
} // End namespace Foam
|
} // End namespace Foam
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
@ -151,8 +566,7 @@ Foam::pointIndexHit Foam::searchableSphere::findNearest
|
|||||||
|
|
||||||
// Handle special cases first
|
// Handle special cases first
|
||||||
|
|
||||||
// if (order_.shape == shapeType::SPHERE)
|
if (order_.shape == shapeType::SPHERE)
|
||||||
if (true)
|
|
||||||
{
|
{
|
||||||
// Point relative to origin, simultaneously the normal on the sphere
|
// Point relative to origin, simultaneously the normal on the sphere
|
||||||
const vector n(sample - origin_);
|
const vector n(sample - origin_);
|
||||||
@ -174,7 +588,95 @@ Foam::pointIndexHit Foam::searchableSphere::findNearest
|
|||||||
return info;
|
return info;
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
//[code]
|
|
||||||
|
//
|
||||||
|
// Non-sphere
|
||||||
|
//
|
||||||
|
|
||||||
|
// Local point relative to the origin
|
||||||
|
vector relPt(sample - origin_);
|
||||||
|
|
||||||
|
// Detect -ve octants
|
||||||
|
const unsigned octant = getOctant(relPt);
|
||||||
|
|
||||||
|
// Flip everything into positive octant.
|
||||||
|
// That is what the algorithm expects.
|
||||||
|
applyOctant(relPt, octant);
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
// TODO - quick reject for things that are too far away
|
||||||
|
|
||||||
|
point& near = info.rawPoint();
|
||||||
|
scalar distSqr{0};
|
||||||
|
|
||||||
|
if (order_.shape == shapeType::OBLATE)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
// Oblate (major = mezzo > minor) - use 2D algorithm
|
||||||
|
// Distance from the minor axis to relPt
|
||||||
|
const scalar axisDist = hypot(relPt[order_.major], relPt[order_.mezzo]);
|
||||||
|
|
||||||
|
// Distance from the minor axis to near
|
||||||
|
scalar nearAxis;
|
||||||
|
|
||||||
|
distSqr = distanceToEllipse
|
||||||
|
(
|
||||||
|
radii_[order_.major], radii_[order_.minor],
|
||||||
|
axisDist, relPt[order_.minor],
|
||||||
|
nearAxis, near[order_.minor]
|
||||||
|
);
|
||||||
|
|
||||||
|
// Now nearAxis is the ratio, by which their components have changed
|
||||||
|
nearAxis /= (axisDist + VSMALL);
|
||||||
|
|
||||||
|
near[order_.major] = relPt[order_.major] * nearAxis;
|
||||||
|
near[order_.mezzo] = relPt[order_.mezzo] * nearAxis;
|
||||||
|
// near[order_.minor] = already calculated
|
||||||
|
}
|
||||||
|
else if (order_.shape == shapeType::PROLATE)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
// Prolate (major > mezzo = minor) - use 2D algorithm
|
||||||
|
// Distance from the major axis to relPt
|
||||||
|
const scalar axisDist = hypot(relPt[order_.mezzo], relPt[order_.minor]);
|
||||||
|
|
||||||
|
// Distance from the major axis to near
|
||||||
|
scalar nearAxis;
|
||||||
|
|
||||||
|
distSqr = distanceToEllipse
|
||||||
|
(
|
||||||
|
radii_[order_.major], radii_[order_.minor],
|
||||||
|
relPt[order_.major], axisDist,
|
||||||
|
near[order_.major], nearAxis
|
||||||
|
);
|
||||||
|
|
||||||
|
// Now nearAxis is the ratio, by which their components have changed
|
||||||
|
nearAxis /= (axisDist + VSMALL);
|
||||||
|
|
||||||
|
// near[order_.major] = already calculated
|
||||||
|
near[order_.mezzo] = relPt[order_.mezzo] * nearAxis;
|
||||||
|
near[order_.minor] = relPt[order_.minor] * nearAxis;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
else // General case
|
||||||
|
{
|
||||||
|
distSqr = distanceToEllipsoid
|
||||||
|
(
|
||||||
|
radii_[order_.major], radii_[order_.mezzo], radii_[order_.minor],
|
||||||
|
relPt[order_.major], relPt[order_.mezzo], relPt[order_.minor],
|
||||||
|
near[order_.major], near[order_.mezzo], near[order_.minor]
|
||||||
|
);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
// Flip everything back to original octant
|
||||||
|
applyOctant(near, octant);
|
||||||
|
|
||||||
|
// From local to global
|
||||||
|
near += origin_;
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
// Accept/reject based on distance
|
||||||
|
if (distSqr <= nearestDistSqr)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
info.setHit();
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
return info;
|
return info;
|
||||||
}
|
}
|
||||||
@ -192,8 +694,7 @@ void Foam::searchableSphere::findLineAll
|
|||||||
near.setMiss();
|
near.setMiss();
|
||||||
far.setMiss();
|
far.setMiss();
|
||||||
|
|
||||||
// if (order_.shape == shapeType::SPHERE)
|
if (order_.shape == shapeType::SPHERE)
|
||||||
if (true)
|
|
||||||
{
|
{
|
||||||
vector dir(end-start);
|
vector dir(end-start);
|
||||||
const scalar magSqrDir = magSqr(dir);
|
const scalar magSqrDir = magSqr(dir);
|
||||||
@ -217,22 +718,59 @@ void Foam::searchableSphere::findLineAll
|
|||||||
|
|
||||||
if (nearParam >= 0 && sqr(nearParam) <= magSqrDir)
|
if (nearParam >= 0 && sqr(nearParam) <= magSqrDir)
|
||||||
{
|
{
|
||||||
near.setHit();
|
near.hitPoint(start + nearParam*dir, 0);
|
||||||
near.setPoint(start + nearParam*dir);
|
|
||||||
near.setIndex(0);
|
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
if (farParam >= 0 && sqr(farParam) <= magSqrDir)
|
if (farParam >= 0 && sqr(farParam) <= magSqrDir)
|
||||||
{
|
{
|
||||||
far.setHit();
|
far.hitPoint(start + farParam*dir, 0);
|
||||||
far.setPoint(start + farParam*dir);
|
|
||||||
far.setIndex(0);
|
|
||||||
}
|
}
|
||||||
}
|
}
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
return;
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
//[code]
|
|
||||||
|
// General case
|
||||||
|
|
||||||
|
// Similar to intersection of sphere with ray (Graphics Gems),
|
||||||
|
// but we scale x/y/z components according to radii
|
||||||
|
// to have a unit spheroid for the interactions.
|
||||||
|
// When finished, we unscale to get the real points
|
||||||
|
|
||||||
|
// Note - can also be used for the spherical case
|
||||||
|
|
||||||
|
const point relStart = scalePoint(start);
|
||||||
|
|
||||||
|
vector dir(scalePoint(end) - relStart);
|
||||||
|
const scalar magSqrDir = magSqr(dir);
|
||||||
|
|
||||||
|
if (magSqrDir > ROOTVSMALL)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
dir /= Foam::sqrt(magSqrDir);
|
||||||
|
|
||||||
|
const scalar v = -(relStart & dir);
|
||||||
|
|
||||||
|
const scalar disc = scalar(1) - (magSqr(relStart) - sqr(v));
|
||||||
|
|
||||||
|
if (disc >= 0)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
const scalar d = Foam::sqrt(disc);
|
||||||
|
|
||||||
|
const scalar nearParam = v - d;
|
||||||
|
const scalar farParam = v + d;
|
||||||
|
|
||||||
|
if (nearParam >= 0 && sqr(nearParam) <= magSqrDir)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
near.hitPoint(unscalePoint(relStart + nearParam*dir), 0);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
if (farParam >= 0 && sqr(farParam) <= magSqrDir)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
far.hitPoint(unscalePoint(relStart + farParam*dir), 0);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
@ -258,8 +796,7 @@ Foam::searchableSphere::searchableSphere
|
|||||||
:
|
:
|
||||||
searchableSurface(io),
|
searchableSurface(io),
|
||||||
origin_(origin),
|
origin_(origin),
|
||||||
// radii_(radii),
|
radii_(radii),
|
||||||
radii_(vector::uniform(cmptMax(radii))) /* Transition */,
|
|
||||||
order_{getOrdering(radii_)}
|
order_{getOrdering(radii_)}
|
||||||
{
|
{
|
||||||
bounds().min() = (centre() - radii_);
|
bounds().min() = (centre() - radii_);
|
||||||
@ -318,8 +855,7 @@ Foam::vector Foam::searchableSphere::surfaceNormal
|
|||||||
|
|
||||||
bool Foam::searchableSphere::overlaps(const boundBox& bb) const
|
bool Foam::searchableSphere::overlaps(const boundBox& bb) const
|
||||||
{
|
{
|
||||||
// if (order_.shape == shapeType::SPHERE)
|
if (order_.shape == shapeType::SPHERE)
|
||||||
if (true)
|
|
||||||
{
|
{
|
||||||
return bb.overlaps(origin_, sqr(radius()));
|
return bb.overlaps(origin_, sqr(radius()));
|
||||||
}
|
}
|
||||||
@ -329,7 +865,41 @@ bool Foam::searchableSphere::overlaps(const boundBox& bb) const
|
|||||||
return false;
|
return false;
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
//[code]
|
// Code largely as per
|
||||||
|
// boundBox::overlaps(const point& centre, const scalar radiusSqr)
|
||||||
|
// but normalized for a unit size
|
||||||
|
|
||||||
|
// Find out where centre is in relation to bb.
|
||||||
|
// Find nearest point on bb.
|
||||||
|
|
||||||
|
// Note: no major advantage in treating sphere specially
|
||||||
|
|
||||||
|
scalar distSqr = 0;
|
||||||
|
for (direction dir = 0; dir < vector::nComponents; ++dir)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
const scalar d0 = bb.min()[dir] - origin_[dir];
|
||||||
|
const scalar d1 = bb.max()[dir] - origin_[dir];
|
||||||
|
|
||||||
|
if ((d0 > 0) == (d1 > 0))
|
||||||
|
{
|
||||||
|
// Both min/max are on the same side of the origin
|
||||||
|
// ie, box does not span spheroid in this direction
|
||||||
|
|
||||||
|
if (Foam::mag(d0) < Foam::mag(d1))
|
||||||
|
{
|
||||||
|
distSqr += Foam::sqr(d0/radii_[dir]);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
else
|
||||||
|
{
|
||||||
|
distSqr += Foam::sqr(d1/radii_[dir]);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
if (distSqr > 1)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
return false;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
return true;
|
return true;
|
||||||
}
|
}
|
||||||
@ -499,7 +1069,23 @@ void Foam::searchableSphere::getNormal
|
|||||||
{
|
{
|
||||||
if (info[i].hit())
|
if (info[i].hit())
|
||||||
{
|
{
|
||||||
normal[i] = normalised(info[i].point() - origin_);
|
if (order_.shape == shapeType::SPHERE)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
// Special case (sphere)
|
||||||
|
normal[i] = normalised(info[i].hitPoint() - origin_);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
else
|
||||||
|
{
|
||||||
|
// General case
|
||||||
|
// Normal is (x0/r0^2, x1/r1^2, x2/r2^2)
|
||||||
|
|
||||||
|
normal[i] = scalePoint(info[i].hitPoint());
|
||||||
|
|
||||||
|
normal[i].x() /= radii_.x();
|
||||||
|
normal[i].y() /= radii_.y();
|
||||||
|
normal[i].z() /= radii_.z();
|
||||||
|
normal[i].normalise();
|
||||||
|
}
|
||||||
}
|
}
|
||||||
else
|
else
|
||||||
{
|
{
|
||||||
@ -518,9 +1104,10 @@ void Foam::searchableSphere::getVolumeType
|
|||||||
{
|
{
|
||||||
volType.resize(points.size());
|
volType.resize(points.size());
|
||||||
|
|
||||||
// if (order_.shape == shapeType::SPHERE)
|
if (order_.shape == shapeType::SPHERE)
|
||||||
if (true)
|
|
||||||
{
|
{
|
||||||
|
// Special case. Minor advantage in treating specially
|
||||||
|
|
||||||
const scalar rad2 = sqr(radius());
|
const scalar rad2 = sqr(radius());
|
||||||
|
|
||||||
forAll(points, pointi)
|
forAll(points, pointi)
|
||||||
@ -533,9 +1120,24 @@ void Foam::searchableSphere::getVolumeType
|
|||||||
? volumeType::INSIDE : volumeType::OUTSIDE
|
? volumeType::INSIDE : volumeType::OUTSIDE
|
||||||
);
|
);
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
return;
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
//[code]
|
// General case - could also do component-wise (manually)
|
||||||
|
// Evaluate: (x/r0)^2 + (y/r1)^2 + (z/r2)^2 - 1 = 0
|
||||||
|
// [sphere]: x^2 + y^2 + z^2 - R^2 = 0
|
||||||
|
|
||||||
|
forAll(points, pointi)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
const point p = scalePoint(points[pointi]);
|
||||||
|
|
||||||
|
volType[pointi] =
|
||||||
|
(
|
||||||
|
(magSqr(p) <= 1)
|
||||||
|
? volumeType::INSIDE : volumeType::OUTSIDE
|
||||||
|
);
|
||||||
|
}
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|||||||
@ -28,18 +28,21 @@ Class
|
|||||||
Foam::searchableSphere
|
Foam::searchableSphere
|
||||||
|
|
||||||
Description
|
Description
|
||||||
Searching on sphere
|
Searching on general spheroid.
|
||||||
|
|
||||||
\heading Dictionary parameters
|
\heading Dictionary parameters
|
||||||
\table
|
\table
|
||||||
Property | Description | Required | Default
|
Property | Description | Required | Default
|
||||||
type | sphere | selector |
|
type | sphere | selector |
|
||||||
origin | The origin (centre) of the sphere | yes |
|
origin | The origin (centre) of the sphere | yes |
|
||||||
radius | The (outside) radius of sphere | yes |
|
radius | The (outside) radius/radiii of sphere | yes |
|
||||||
centre | Alternative name for 'origin' | no |
|
centre | Alternative name for 'origin' | no |
|
||||||
\endtable
|
\endtable
|
||||||
|
|
||||||
Note
|
Note
|
||||||
|
The \c radius can be specified as a single \em scalar (for a sphere)
|
||||||
|
or a \em vector of three values (for a general spheroid).
|
||||||
|
|
||||||
Longer type name : \c searchableSphere
|
Longer type name : \c searchableSphere
|
||||||
|
|
||||||
SourceFiles
|
SourceFiles
|
||||||
@ -114,17 +117,42 @@ private:
|
|||||||
//- Determine sorted order and classify the shape
|
//- Determine sorted order and classify the shape
|
||||||
inline static componentOrder getOrdering(const vector& radii);
|
inline static componentOrder getOrdering(const vector& radii);
|
||||||
|
|
||||||
|
//- Shift point relative to origin
|
||||||
|
//- and scale relative to spheroid dimensions
|
||||||
|
inline point scalePoint(const point& p) const
|
||||||
|
{
|
||||||
|
return point
|
||||||
|
(
|
||||||
|
(p.x() - origin_.x()) / radii_.x(),
|
||||||
|
(p.y() - origin_.y()) / radii_.y(),
|
||||||
|
(p.z() - origin_.z()) / radii_.z()
|
||||||
|
);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
//- Undo scalePoint(): unscale point and unshift relative to origin
|
||||||
|
inline point unscalePoint(const point& p) const
|
||||||
|
{
|
||||||
|
return point
|
||||||
|
(
|
||||||
|
p.x() * radii_.x() + origin_.x(),
|
||||||
|
p.y() * radii_.y() + origin_.y(),
|
||||||
|
p.z() * radii_.z() + origin_.z()
|
||||||
|
);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
//- Inherit findNearest from searchableSurface
|
//- Inherit findNearest from searchableSurface
|
||||||
using searchableSurface::findNearest;
|
using searchableSurface::findNearest;
|
||||||
|
|
||||||
//- Find nearest point on sphere.
|
//- Find nearest point on general spheroid.
|
||||||
|
// With some optimization for special shapes
|
||||||
pointIndexHit findNearest
|
pointIndexHit findNearest
|
||||||
(
|
(
|
||||||
const point& sample,
|
const point& sample,
|
||||||
const scalar nearestDistSqr
|
const scalar nearestDistSqr
|
||||||
) const;
|
) const;
|
||||||
|
|
||||||
//- Find intersection with sphere
|
//- Find intersection with general spheroid
|
||||||
void findLineAll
|
void findLineAll
|
||||||
(
|
(
|
||||||
const point& start,
|
const point& start,
|
||||||
@ -202,7 +230,7 @@ public:
|
|||||||
//- The type of shape
|
//- The type of shape
|
||||||
enum shapeType shape() const noexcept
|
enum shapeType shape() const noexcept
|
||||||
{
|
{
|
||||||
return shapeType::SPHERE;
|
return order_.shape;
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
//- A point on the sphere at given location
|
//- A point on the sphere at given location
|
||||||
|
|||||||
Reference in New Issue
Block a user