Render OpenCascade Geometry Curves in OpenSc

系统 2474 0

在OpenSceneGraph中绘制OpenCascade的曲线

Render OpenCascade Geometry Curves in OpenSceneGraph

eryar@163.com

摘要Abstract:本文简要说明OpenCascade中几何曲线的数据,并将这些几何曲线在OpenSceneGraph中绘制出来。 

关键字KeyWords:OpenCascade、Geometry Curve、OpenSceneGraph、B-Spline、NURBS 

一、引言 Introduction

结合《BRep Format Description White Paper》对OpenCascade中的几何数据结构有详细的介绍。OpenCascade中BRep格式中的曲线总共分为九种,不过有二维三维之分: 

1.直线 Line 

2.圆 Circle 

3.椭圆 Ellipse 

4.抛物线 Parabola 

5.双曲线 Hyperbola 

6.Bezier曲线 Bezier Curve 

7.B-Spline曲线 B-Spline Curve 

8.裁剪曲线 Trimmed Curve 

9.偏移曲线 Offset Curve 

曲线的几何数据都有一个抽象基类Geom_Curve,类图如下所示: 

wps_clip_image-32738

Figure 1.1 Geometry curve class diagram 

抽象基类Geom_Curve有几个纯虚函数FirstParameter()、LastParameter()、Value(),根据这几个虚函数,就可以计算曲线上对应参数U的值。类图如下图所示: 

wps_clip_image-32037

Figure 1.2 Geom_Curve Inherited class diagram 

每种曲线都对那些纯虚函数进行实现,使计算曲线上点的方式统一。 

二、程序示例 Code Example

根据抽象基类Geom_Curve的几个纯虚函数: 

1.FirstParameter(); 

2.LastParameter(); 

3.Value(u); 

利用多态可将曲线上点都以统一的方式计算出来,并使用GL_LINE_STRIP绘制出来。示例程序如下所示:

      
        /*
      
      
        

*    Copyright (c) 2013 eryar All Rights Reserved.

*

*        File    : Main.cpp

*        Author  : eryar@163.com

*        Date    : 2013-08-09 18:09

*        Version : 1.0v

*

*    Description : Draw OpenCascade Geometry Curves in OpenSceneGraph.

*                  


      
      
        */
      
      
        //
      
      
         OpenSceneGraph library.
      
      

#include <osgDB/ReadFile>
      
        

#include 
      
      <osgViewer/Viewer>
      
        

#include 
      
      <osgViewer/ViewerEventHandlers>
      
        

#include 
      
      <osgGA/StateSetManipulator>




      
        #pragma
      
       comment(lib, "osgd.lib")


      
        #pragma
      
       comment(lib, "osgDbd.lib")


      
        #pragma
      
       comment(lib, "osgGAd.lib")


      
        #pragma
      
       comment(lib, "osgViewerd.lib")




      
        //
      
      
         OpenCascade library.
      
      

#include <TColgp_Array1OfPnt.hxx>
      
        

#include 
      
      <TColStd_Array1OfReal.hxx>
      
        

#include 
      
      <TColStd_Array1OfInteger.hxx>
      
        



#include 
      
      <Geom_Circle.hxx>
      
        

#include 
      
      <Geom_Ellipse.hxx>
      
        

#include 
      
      <Geom_Hyperbola.hxx>
      
        

#include 
      
      <Geom_Parabola.hxx>
      
        

#include 
      
      <Geom_BezierCurve.hxx>
      
        

#include 
      
      <Geom_BSplineCurve.hxx>




      
        #pragma
      
       comment(lib, "TKernel.lib")


      
        #pragma
      
       comment(lib, "TKMath.lib")


      
        #pragma
      
       comment(lib, "TKG3d.lib")




      
        //
      
      
         Curve Segment Delta.
      
      
        const
      
      
        double
      
       CURVE_SEGMENT_DELTA = 
      
        0.01
      
      
        ;




      
      
        /*
      
      
        

* @brief Build geometry curve of OpenCascade.


      
      
        */
      
      
        

osg::Node
      
      * buildCurve(
      
        const
      
       Geom_Curve&
      
         curve)

{

    osg::ref_ptr
      
      <osg::Geode> geode = 
      
        new
      
      
         osg::Geode();

    osg::ref_ptr
      
      <osg::Geometry> linesGeom = 
      
        new
      
      
         osg::Geometry();

    osg::ref_ptr
      
      <osg::Vec3Array> pointsVec = 
      
        new
      
      
         osg::Vec3Array();



    gp_Pnt point;

    
      
      
        double
      
       dFirst =
      
         curve.FirstParameter();

    
      
      
        double
      
       dLast =
      
         curve.LastParameter();



    Precision::IsNegativeInfinite(dFirst) 
      
      ? dFirst = -
      
        1.0
      
      
         : dFirst;

    Precision::IsInfinite(dLast) 
      
      ? dLast = 
      
        1.0
      
      
         : dLast;

    

    
      
      
        for
      
       (
      
        double
      
       u = dFirst; u <= dLast; u +=
      
         CURVE_SEGMENT_DELTA)

    {

        point 
      
      =
      
         curve.Value(u);



        pointsVec
      
      ->
      
        push_back(osg::Vec3(point.X(), point.Y(), point.Z()));

    }



    
      
      
        //
      
      
         Set the colors.
      
      

    osg::ref_ptr<osg::Vec4Array> colors = 
      
        new
      
      
         osg::Vec4Array;

    colors
      
      ->push_back(osg::Vec4(
      
        1.0f
      
      , 
      
        1.0f
      
      , 
      
        0.0f
      
      , 
      
        0.0f
      
      
        ));

    linesGeom
      
      ->setColorArray(colors.
      
        get
      
      
        ());

    linesGeom
      
      ->
      
        setColorBinding(osg::Geometry::BIND_OVERALL);



    
      
      
        //
      
      
         Set the normal in the same way of color.
      
      

    osg::ref_ptr<osg::Vec3Array> normals = 
      
        new
      
      
         osg::Vec3Array;

    normals
      
      ->push_back(osg::Vec3(
      
        0.0f
      
      , -
      
        1.0f
      
      , 
      
        0.0f
      
      
        ));

    linesGeom
      
      ->setNormalArray(normals.
      
        get
      
      
        ());

    linesGeom
      
      ->
      
        setNormalBinding(osg::Geometry::BIND_OVERALL);



    
      
      
        //
      
      
         Set vertex array.
      
      

    linesGeom->
      
        setVertexArray(pointsVec);

    linesGeom
      
      ->addPrimitiveSet(
      
        new
      
       osg::DrawArrays(osg::PrimitiveSet::LINE_STRIP, 
      
        0
      
      , pointsVec->
      
        size()));

    

    geode
      
      ->addDrawable(linesGeom.
      
        get
      
      
        ());



    
      
      
        return
      
      
         geode.release();

}




      
      
        /*
      
      
        *

* @breif Build geometry curve of OpenCascade.


      
      
        */
      
      
        

osg::Node
      
      *
      
         buildScene()

{

    osg::ref_ptr
      
      <osg::Group> root = 
      
        new
      
      
         osg::Group();



    
      
      
        //
      
      
         1. Build circle curve.
      
      

    Geom_Circle circle(gp::YOZ(), 
      
        1.0
      
      
        );



    root
      
      ->
      
        addChild(buildCurve(circle));



    
      
      
        //
      
      
         2. Build ellipse curve.
      
      

    Geom_Ellipse ellipse(gp::ZOX(), 
      
        1.0
      
      , 
      
        0.3
      
      
        );



    root
      
      ->
      
        addChild(buildCurve(ellipse));



    
      
      
        //
      
      
         3. Build Hyperbola curve.
      
      

    Geom_Hyperbola hyperbola(gp::XOY(), 
      
        1.0
      
      , 
      
        0.6
      
      
        );



    root
      
      ->
      
        addChild(buildCurve(hyperbola));



    
      
      
        //
      
      
         4. Build parabola curve.
      
      

    Geom_Parabola parabola(gp::ZOX(), 
      
        1.0
      
      
        );



    root
      
      ->
      
        addChild(buildCurve(parabola));



    
      
      
        //
      
      
         5. Build Bezier curve.
      
      

    TColgp_Array1OfPnt poles(
      
        1
      
      , 
      
        4
      
      
        );

    poles.SetValue(
      
      
        1
      
      , gp_Pnt(-
      
        1
      
      , -
      
        1
      
      , 
      
        0
      
      
        ));

    poles.SetValue(
      
      
        2
      
      , gp_Pnt(
      
        1
      
      , 
      
        2
      
      , 
      
        0
      
      
        ));

    poles.SetValue(
      
      
        3
      
      , gp_Pnt(
      
        3
      
      , 
      
        0
      
      , 
      
        0
      
      
        ));

    poles.SetValue(
      
      
        4
      
      , gp_Pnt(
      
        4
      
      , 
      
        1
      
      , 
      
        0
      
      
        ));

    Geom_BezierCurve bezierCurve(poles);



    root
      
      ->
      
        addChild(buildCurve(bezierCurve));



    
      
      
        //
      
      
         6. Build BSpline curve.
      
      

    TColgp_Array1OfPnt ctrlPnts(
      
        1
      
      , 
      
        3
      
      
        );

    TColStd_Array1OfReal knots(
      
      
        1
      
      , 
      
        5
      
      
        );

    TColStd_Array1OfInteger mults(
      
      
        1
      
      , 
      
        5
      
      
        );

    

    ctrlPnts.SetValue(
      
      
        1
      
      , gp_Pnt(
      
        0
      
      , 
      
        1
      
      , 
      
        0
      
      
        ));

    ctrlPnts.SetValue(
      
      
        2
      
      , gp_Pnt(
      
        1
      
      , -
      
        2
      
      , 
      
        0
      
      
        ));

    ctrlPnts.SetValue(
      
      
        3
      
      , gp_Pnt(
      
        2
      
      , 
      
        3
      
      , 
      
        0
      
      
        ));



    knots.SetValue(
      
      
        1
      
      , 
      
        0.0
      
      
        );

    knots.SetValue(
      
      
        2
      
      , 
      
        0.25
      
      
        );

    knots.SetValue(
      
      
        3
      
      , 
      
        0.5
      
      
        );

    knots.SetValue(
      
      
        4
      
      , 
      
        0.75
      
      
        );

    knots.SetValue(
      
      
        5
      
      , 
      
        1.0
      
      
        );



    mults.Init(
      
      
        1
      
      
        );



    Geom_BSplineCurve bsplineCurve(ctrlPnts, knots, mults, 
      
      
        1
      
      
        );



    root
      
      ->
      
        addChild(buildCurve(bsplineCurve));



    
      
      
        return
      
      
         root.release();

}




      
      
        int
      
       main(
      
        int
      
       argc, 
      
        char
      
      *
      
         argv[])

{

    osgViewer::Viewer myViewer;



    myViewer.setSceneData(buildScene());



    myViewer.addEventHandler(
      
      
        new
      
       osgGA::StateSetManipulator(myViewer.getCamera()->
      
        getOrCreateStateSet()));

    myViewer.addEventHandler(
      
      
        new
      
      
         osgViewer::StatsHandler);

    myViewer.addEventHandler(
      
      
        new
      
      
         osgViewer::WindowSizeHandler);



    
      
      
        return
      
      
         myViewer.run();

}
      
    

因抛物线和双曲线的FirstParameter()和LastParameter()为负无穷和正无穷,所以对其进行处理,只输出了部分曲线。 

程序效果如下图所示: 

wps_clip_image-7357

Figure 2.1 OpenCascade Geometry Curves in OpenSceneGraph 

三、结论 Conclusion

OpenCascade的几何数据使用还是很方便的,只要将相应的曲线构造出来之后,计算曲线上的点使用函数Value()即可,还可计算相应参数处的微分值等。 

通过理解《BRep Format Description White Paper》,可将BRep文件中数据导入OpenCascade中与上面实现的程序进行对比,结果正确。如下图所示: 

wps_clip_image-13312

Figure 3.1 B-Spline in OpenSceneGraph 

wps_clip_image-6019

Figure 3.2 B-Spline in OpenCascade Draw 

 

Render OpenCascade Geometry Curves in OpenSceneGraph


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