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 int verts = 0;
  16
  17     public static final Random random = new Random();
  18
  19     /** magnification factor */
  20     private static final float MAG = 1;
  21
  22     public Main(StlFile stlf, Frame f) {
  23         super(f);
  24
  25         for(int i=0; i<stlf.coordArray.length; i+=3) {
  26             Point p0 = new Point(stlf.coordArray[i+0].x * MAG, stlf.coordArray[i+0].y * MAG, stlf.coordArray[i+0].z * MAG);
  27             Point p1 = new Point(stlf.coordArray[i+1].x * MAG, stlf.coordArray[i+1].y * MAG, stlf.coordArray[i+1].z * MAG);
  28             Point p2 = new Point(stlf.coordArray[i+2].x * MAG, stlf.coordArray[i+2].y * MAG, stlf.coordArray[i+2].z * MAG);
  29             Vec n  = new Vec(stlf.normArray[i/3].x * MAG, stlf.normArray[i/3].y  * MAG, stlf.normArray[i/3].z * MAG);
  30             Mesh.T t  = goal.newT(p0, p1, p2, n);
  31         }
  32
  33         // rotate to align major axis -- this probably needs to be done by a human.
  34         goal.transform(new Matrix(new Vec(0, 0, 1), (float)(Math.PI/2)));
  35
  36         float goal_width  = goal.diagonal().dot(new Vec(1, 0, 0));
  37         float goal_height = goal.diagonal().dot(new Vec(0, 1, 0));
  38         float goal_depth  = goal.diagonal().dot(new Vec(0, 0, 1));
  39
  40         float width  = (float)0.6;
  41         float height = (float)0.08;
  42         float depth  = (float)0.3;
  43         translations = new Matrix[] {
  44
  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), -height,    0)),
  48             new Matrix(new Vec( (width/2), -height,    0)),
  49             new Matrix(new Vec(-(width/2),       0,  depth)),
  50             new Matrix(new Vec( (width/2),       0,  depth)),
  51             new Matrix(new Vec(-(width/2),       0, -depth)),
  52             new Matrix(new Vec( (width/2),       0, -depth)),
  53
  54             new Matrix(new Vec( width,           0,    0)),
  55             new Matrix(new Vec(-width,           0,    0)),
  56             /*
  57             new Matrix(new Vec(     0,           0,    depth)),
  58             new Matrix(new Vec(     0,           0,   -depth)),
  59             */
  60         };
  61
  62
  63         Point ltf = new Point(-(width/2),  (height/2),  (depth/2));
  64         Point mtf = new Point( 0.0,        (height/2),  (depth/2));
  65         Point rtf = new Point( (width/2),  (height/2),  (depth/2));
  66         Point ltn = new Point(-(width/2),  (height/2), -(depth/2));
  67         Point mtn = new Point( 0.0,        (height/2), -(depth/2));
  68         Point rtn = new Point( (width/2),  (height/2), -(depth/2));
  69         Point lbf = new Point(-(width/2), -(height/2),  (depth/2));
  70         Point mbf = new Point( 0.0,       -(height/2),  (depth/2));
  71         Point rbf = new Point( (width/2), -(height/2),  (depth/2));
  72         Point lbn = new Point(-(width/2), -(height/2), -(depth/2));
  73         Point mbn = new Point( 0.0,       -(height/2), -(depth/2));
  74         Point rbn = new Point( (width/2), -(height/2), -(depth/2));
  75
  76         Point[] points = new Point[] {
  77             ltf,
  78             mtf,
  79             rtf,
  80             ltn,
  81             mtn,
  82             rtn,
  83             lbf,
  84             mbf,
  85             rbf,
  86             lbn,
  87             mbn,
  88             rbn
  89         };
  90
  91
  92         // top
  93         tile.newT(ltf, mtf, mtn, null);
  94         tile.newT(mtn, ltn, ltf, null);
  95         tile.newT(mtf, rtf, rtn, null);
  96         tile.newT(rtn, mtn, mtf, null);
  97
  98         // bottom (swap normals)
  99         tile.newT(mbf, lbf, mbn, null);
 100         tile.newT(lbn, mbn, lbf, null);
 101         tile.newT(rbf, mbf, rbn, null);
 102         tile.newT(mbn, rbn, mbf, null);
 103
 104         // left
 105         tile.newT(ltf, ltn, lbn, null);
 106         tile.newT(lbn, lbf, ltf, null);
 107
 108         // right (swap normals)
 109         tile.newT(rtn, rtf, rbn, null);
 110         tile.newT(rbf, rbn, rtf, null);
 111
 112         // front
 113         tile.newT(ltn, mtn, mbn, null);
 114         tile.newT(ltn, mbn, lbn, null);
 115         tile.newT(mtn, rtn, rbn, null);
 116         tile.newT(mtn, rbn, mbn, null);
 117
 118         // back
 119         tile.newT(mtf, ltf, mbf, null);
 120         tile.newT(mbf, ltf, lbf, null);
 121         tile.newT(rtf, mtf, rbf, null);
 122         tile.newT(rbf, mtf, mbf, null);
 123
 124         for(Matrix m : translations) {
 125             for(Mesh.T t1 : tile) {
 126                 for(Mesh.T t2 : tile) {
 127                     if (t1==t2) continue;
 128
 129                     if ((t1.v1().p.times(m).minus(t2.v1().p).mag() < Mesh.EPSILON) &&
 130                         (t1.v2().p.times(m).minus(t2.v3().p).mag() < Mesh.EPSILON) &&
 131                         (t1.v3().p.times(m).minus(t2.v2().p).mag() < Mesh.EPSILON)) {
 132                         t1.e1().bindEdge(t2.e3());
 133                         t1.e2().bindEdge(t2.e2());
 134                         t1.e3().bindEdge(t2.e1());
 135                     }
 136                     if ((t1.v2().p.times(m).minus(t2.v1().p).mag() < Mesh.EPSILON) &&
 137                         (t1.v3().p.times(m).minus(t2.v3().p).mag() < Mesh.EPSILON) &&
 138                         (t1.v1().p.times(m).minus(t2.v2().p).mag() < Mesh.EPSILON)) {
 139                         t1.e2().bindEdge(t2.e3());
 140                         t1.e3().bindEdge(t2.e2());
 141                         t1.e1().bindEdge(t2.e1());
 142                     }
 143                     if ((t1.v3().p.times(m).minus(t2.v1().p).mag() < Mesh.EPSILON) &&
 144                         (t1.v1().p.times(m).minus(t2.v3().p).mag() < Mesh.EPSILON) &&
 145                         (t1.v2().p.times(m).minus(t2.v2().p).mag() < Mesh.EPSILON)) {
 146                         t1.e3().bindEdge(t2.e3());
 147                         t1.e1().bindEdge(t2.e2());
 148                         t1.e2().bindEdge(t2.e1());
 149                     }
 150                 }
 151             }
 152         }
 153
 154         //xMesh.Vert mid = lbf.getE(mbn).shatter();
 155
 156         // rescale to match volume
 157         float factor = (float)Math.pow(tile.volume() / goal.volume(), 1.0/3.0);
 158         goal.transform(new Matrix(factor));
 159
 160         // translate to match centroid
 161         goal.transform(new Matrix(tile.centroid().minus(goal.centroid())));
 162
 163         //tx.e2.shatter();
 164         //tx.e3.shatter();
 165
 166
 167         tile.rebindPoints();
 168
 169         //mid.move(new Vec((float)0,0,(float)-0.05));
 170         //ltn.move(new Vec((float)0,0,(float)-0.05));
 171
 172         //mtf.move(new Vec(0, (float)-0.05, (float)0.05));
 173
 174
 175         System.out.println("tile volume: " + tile.volume());
 176         System.out.println("goal volume: " + goal.volume());
 177
 178         tile.score_against = goal;
 179         goal.score_against = tile;
 180     }
 181
 182     public synchronized void breakit() {
 183         if (verts > 300) return;
 184         PriorityQueue<Mesh.E> es = new PriorityQueue<Mesh.E>();
 185         for(Mesh.E e : tile.edges()) es.add(e);
 186         for(int i=0; i<10; i++) {
 187             Mesh.E e = es.poll();
 188             verts++;
 189             //System.out.println("shatter " + e);
 190             e.shatter();
 191             tile.rebindPoints();
 192         }
 193     }
 194
 195     public synchronized void rand(double temperature, Mesh.Vert p) {
 196         double tile_score = tile.score();
 197         double goal_score = goal.score();
 198         p.reComputeError();
 199
 200         Vec v = new Vec((random.nextFloat() - (float)0.5) / 1000,
 201                         (random.nextFloat() - (float)0.5) / 1000,
 202                         (random.nextFloat() - (float)0.5) / 1000);
 203         //Matrix inv = p.errorQuadric();
 204         //Vec v = new Vec(inv.d, inv.h, inv.l).norm().times(1/(float)1000);
 205
 206         boolean good = p.move(v);
 207         double new_tile_score = tile.score();
 208         double new_goal_score = goal.score();
 209         double tile_delta = new_tile_score - tile_score;
 210         double goal_delta = 0;//new_goal_score - goal_score;
 211         double delta = tile_delta + goal_delta;
 212         //double swapProbability = Math.exp((-1 * delta) / temperature);
 213         //boolean doSwap = Math.random() < swapProbability;
 214         boolean doSwap = good && (tile_delta <= 0 && goal_delta <= 0);
 215
 216         if (doSwap) {
 217             tile_score = new_tile_score;
 218             goal_score = new_goal_score;
 219             //System.out.println("score: " + tile_score + " / " + goal_score);
 220         } else {
 221             p.move(v.times(-1));
 222         }
 223     }
 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             tile.rebuildPointSet();
 235             breakit();
 236             repaint();
 237             goal.unApplyQuadricToNeighborAll();
 238             repaint();
 239             tile.recomputeAllFundamentalQuadrics();
 240             repaint();
 241             goal.applyQuadricToNeighborAll();
 242        }
 243     }
 244
 245     public static void main(String[] s) throws Exception {
 246         StlFile stlf = new StlFile();
 247         stlf.load("simplefish.stl");
 248         Frame f = new Frame();
 249         Main main = new Main(stlf, f);
 250         main.anneal();
 251     }
 252
 253 }