src/edu/berkeley/qfat/Main.java

   1 package edu.berkeley.qfat;
   2 import java.awt.*;
   3 import java.awt.event.*;
   4 import javax.swing.*;
   5 import javax.media.opengl.*;
   6 import javax.media.opengl.glu.*;
   7 import java.util.*;
   8 import edu.berkeley.qfat.geom.*;
   9 import edu.berkeley.qfat.geom.Point;
  10
  11 // FIXME: re-orient goal (how?)
  12
  13 public class Main extends MeshViewer {
  14
  15     public static final Random random = new Random();
  16
  17     /** magnification factor */
  18     private static final float MAG = 1;
  19
  20     public Main(StlFile stlf, Frame f) {
  21         super(f);
  22
  23         for(int i=0; i<stlf.coordArray.length; i+=3) {
  24             Point p0 = new Point(stlf.coordArray[i+0].x * MAG, stlf.coordArray[i+0].y * MAG, stlf.coordArray[i+0].z * MAG);
  25             Point p1 = new Point(stlf.coordArray[i+1].x * MAG, stlf.coordArray[i+1].y * MAG, stlf.coordArray[i+1].z * MAG);
  26             Point p2 = new Point(stlf.coordArray[i+2].x * MAG, stlf.coordArray[i+2].y * MAG, stlf.coordArray[i+2].z * MAG);
  27             Vec n  = new Vec(stlf.normArray[i/3].x * MAG, stlf.normArray[i/3].y  * MAG, stlf.normArray[i/3].z * MAG);
  28             Mesh.T t  = goal.newT(p0, p1, p2, n);
  29         }
  30
  31         // rotate to align major axis -- this probably needs to be done by a human.
  32         goal.transform(new Matrix(new Vec(0, 0, 1), (float)(Math.PI/2)));
  33
  34         float goal_width  = goal.diagonal().dot(new Vec(1, 0, 0));
  35         float goal_height = goal.diagonal().dot(new Vec(0, 1, 0));
  36         float goal_depth  = goal.diagonal().dot(new Vec(0, 0, 1));
  37
  38         float width  = (float)0.6;
  39         float height = (float)0.08;
  40         float depth  = (float)0.3;
  41         translations = new Matrix[] {
  42
  43             new Matrix(new Vec(-(width/2),  height,    0)),
  44             new Matrix(new Vec( (width/2),  height,    0)),
  45             new Matrix(new Vec(-(width/2), -height,    0)),
  46             new Matrix(new Vec( (width/2), -height,    0)),
  47             new Matrix(new Vec(-(width/2),       0,  depth)),
  48             new Matrix(new Vec( (width/2),       0,  depth)),
  49             new Matrix(new Vec(-(width/2),       0, -depth)),
  50             new Matrix(new Vec( (width/2),       0, -depth)),
  51
  52             new Matrix(new Vec( width,           0,    0)),
  53             new Matrix(new Vec(-width,           0,    0)),
  54             /*
  55             new Matrix(new Vec(     0,           0,    depth)),
  56             new Matrix(new Vec(     0,           0,   -depth)),
  57             */
  58         };
  59
  60
  61         Point ltf = new Point(-(width/2),  (height/2),  (depth/2));
  62         Point mtf = new Point( 0.0,        (height/2),  (depth/2));
  63         Point rtf = new Point( (width/2),  (height/2),  (depth/2));
  64         Point ltn = new Point(-(width/2),  (height/2), -(depth/2));
  65         Point mtn = new Point( 0.0,        (height/2), -(depth/2));
  66         Point rtn = new Point( (width/2),  (height/2), -(depth/2));
  67         Point lbf = new Point(-(width/2), -(height/2),  (depth/2));
  68         Point mbf = new Point( 0.0,       -(height/2),  (depth/2));
  69         Point rbf = new Point( (width/2), -(height/2),  (depth/2));
  70         Point lbn = new Point(-(width/2), -(height/2), -(depth/2));
  71         Point mbn = new Point( 0.0,       -(height/2), -(depth/2));
  72         Point rbn = new Point( (width/2), -(height/2), -(depth/2));
  73
  74         Point[] points = new Point[] {
  75             ltf,
  76             mtf,
  77             rtf,
  78             ltn,
  79             mtn,
  80             rtn,
  81             lbf,
  82             mbf,
  83             rbf,
  84             lbn,
  85             mbn,
  86             rbn
  87         };
  88
  89
  90         // top
  91         tile.newT(ltf, mtf, mtn, null);
  92         tile.newT(mtn, ltn, ltf, null);
  93         tile.newT(mtf, rtf, rtn, null);
  94         tile.newT(rtn, mtn, mtf, null);
  95
  96         // bottom (swap normals)
  97         tile.newT(mbf, lbf, mbn, null);
  98         tile.newT(lbn, mbn, lbf, null);
  99         tile.newT(rbf, mbf, rbn, null);
 100         tile.newT(mbn, rbn, mbf, null);
 101
 102         // left
 103         tile.newT(ltf, ltn, lbn, null);
 104         tile.newT(lbn, lbf, ltf, null);
 105
 106         // right (swap normals)
 107         tile.newT(rtn, rtf, rbn, null);
 108         tile.newT(rbf, rbn, rtf, null);
 109
 110         // front
 111         tile.newT(ltn, mtn, mbn, null);
 112         tile.newT(ltn, mbn, lbn, null);
 113         tile.newT(mtn, rtn, rbn, null);
 114         tile.newT(mtn, rbn, mbn, null);
 115
 116         // back
 117         tile.newT(mtf, ltf, mbf, null);
 118         tile.newT(mbf, ltf, lbf, null);
 119         tile.newT(rtf, mtf, rbf, null);
 120         tile.newT(rbf, mtf, mbf, null);
 121
 122         for(Matrix m : translations) {
 123             for(Mesh.T t1 : tile) {
 124                 for(Mesh.T t2 : tile) {
 125                     if (t1==t2) continue;
 126
 127                     if ((t1.v1().p.times(m).minus(t2.v1().p).mag() < Mesh.EPSILON) &&
 128                         (t1.v2().p.times(m).minus(t2.v3().p).mag() < Mesh.EPSILON) &&
 129                         (t1.v3().p.times(m).minus(t2.v2().p).mag() < Mesh.EPSILON)) {
 130                         t1.e1().bind(t2.e3().pair);
 131                         t1.e2().bind(t2.e2().pair);
 132                         t1.e3().bind(t2.e1().pair);
 133                     }
 134                     if ((t1.v2().p.times(m).minus(t2.v1().p).mag() < Mesh.EPSILON) &&
 135                         (t1.v3().p.times(m).minus(t2.v3().p).mag() < Mesh.EPSILON) &&
 136                         (t1.v1().p.times(m).minus(t2.v2().p).mag() < Mesh.EPSILON)) {
 137                         t1.e2().bind(t2.e3().pair);
 138                         t1.e3().bind(t2.e2().pair);
 139                         t1.e1().bind(t2.e1().pair);
 140                     }
 141                     if ((t1.v3().p.times(m).minus(t2.v1().p).mag() < Mesh.EPSILON) &&
 142                         (t1.v1().p.times(m).minus(t2.v3().p).mag() < Mesh.EPSILON) &&
 143                         (t1.v2().p.times(m).minus(t2.v2().p).mag() < Mesh.EPSILON)) {
 144                         t1.e3().bind(t2.e3().pair);
 145                         t1.e1().bind(t2.e2().pair);
 146                         t1.e2().bind(t2.e1().pair);
 147                     }
 148                 }
 149             }
 150         }
 151
 152         //xMesh.Vert mid = lbf.getE(mbn).shatter();
 153
 154         // rescale to match volume
 155         float factor = (float)Math.pow(tile.volume() / goal.volume(), 1.0/3.0);
 156         goal.transform(new Matrix(factor));
 157
 158         // translate to match centroid
 159         goal.transform(new Matrix(tile.centroid().minus(goal.centroid())));
 160
 161         //tx.e2.shatter();
 162         //tx.e3.shatter();
 163
 164
 165         tile.rebindPoints();
 166
 167         //mid.move(new Vec((float)0,0,(float)-0.05));
 168         //ltn.move(new Vec((float)0,0,(float)-0.05));
 169
 170         //mtf.move(new Vec(0, (float)-0.05, (float)0.05));
 171
 172
 173         System.out.println("tile volume: " + tile.volume());
 174         System.out.println("goal volume: " + goal.volume());
 175
 176         tile.score_against = goal;
 177         goal.score_against = tile;
 178     }
 179
 180     public synchronized void breakit() {
 181         if (verts > 50) return;
 182         PriorityQueue<Mesh.E> es = new PriorityQueue<Mesh.E>();
 183         for(Mesh.E e : tile.edges()) es.add(e);
 184         for(int i=0; i<10; i++) {
 185             Mesh.E e = es.poll();
 186             verts++;
 187             System.out.println("shatter " + e);
 188             e.shatter();
 189             tile.rebindPoints();
 190         }
 191     }
 192
 193     public synchronized void rand(double temperature, Mesh.Vert p) {
 194         double tile_score = tile.score();
 195         double goal_score = goal.score();
 196         p.rescore();
 197
 198         Vec v = new Vec((random.nextFloat() - (float)0.5) / 1000,
 199                         (random.nextFloat() - (float)0.5) / 1000,
 200                         (random.nextFloat() - (float)0.5) / 1000);
 201         //Matrix inv = p.errorQuadric();
 202         //Vec v = new Vec(inv.d, inv.h, inv.l).norm().times(1/(float)1000);
 203
 204         boolean good = p.move(v);
 205         double new_tile_score = tile.score();
 206         double new_goal_score = goal.score();
 207         double tile_delta = new_tile_score - tile_score;
 208         double goal_delta = 0;//new_goal_score - goal_score;
 209         double delta = tile_delta + goal_delta;
 210         //double swapProbability = Math.exp((-1 * delta) / temperature);
 211         //boolean doSwap = Math.random() < swapProbability;
 212         boolean doSwap = good && (tile_delta <= 0 && goal_delta <= 0);
 213
 214         if (doSwap) {
 215             tile_score = new_tile_score;
 216             goal_score = new_goal_score;
 217             //System.out.println("score: " + tile_score + " / " + goal_score);
 218         } else {
 219             p.move(v.times(-1));
 220         }
 221     }
 222
 223     public static int verts = 0;
 224
 225     public void anneal() throws Exception {
 226         int verts = 0;
 227         while(true) {
 228             HashSet<Mesh.Vert> hs = new HashSet<Mesh.Vert>();
 229             for(Mesh.Vert p : tile.vertices()) hs.add(p);
 230             for(int i=0; i<10; i++) {
 231                 repaint();
 232                 for(Mesh.Vert v : hs) rand(10,v);
 233             }
 234             breakit();
 235             repaint();
 236             goal.unscoreAll();
 237             repaint();
 238             tile.recomputeAllFundamentalQuadrics();
 239             repaint();
 240             goal.rescoreAll();
 241        }
 242     }
 243
 244     public static void main(String[] s) throws Exception {
 245         StlFile stlf = new StlFile();
 246         stlf.load("simplefish.stl");
 247         Frame f = new Frame();
 248         Main main = new Main(stlf, f);
 249         main.anneal();
 250     }
 251 }