shapeup.h

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// This file is part of libigl, a simple c++ geometry processing library.
//
// Copyright (C) 2017 Amir Vaxman <avaxman@gmail.com>
//
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// v. 2.0. If a copy of the MPL was not distributed with this file, You can
// obtain one at http://mozilla.org/MPL/2.0/.
#ifndef IGL_SHAPEUP_H
#define IGL_SHAPEUP_H
 
#include "min_quad_with_fixed.h"
#include "igl_inline.h"
#include "setdiff.h"
#include "cat.h"
#include <Eigen/Core>
#include <vector>
#include "PI.h"
 
 
//This file implements the following algorithm:
 
//Bouaziz et al.
//Shape-Up: Shaping Discrete Geometry with Projections
//Computer Graphics Forum (Proc. SGP) 31(5), 2012
 
namespace igl
{
  struct ShapeupData{
    //input data
    Eigen::MatrixXd P;
    Eigen::VectorXi SC;
    Eigen::MatrixXi S;
    Eigen::VectorXi b;
    int maxIterations; //referring to number of local-global pairs.
    double pTolerance;   //algorithm stops when max(|P_k-P_{k-1}|)<pTolerance.
    double shapeCoeff, closeCoeff, smoothCoeff;
    //Internally-used matrices
    Eigen::SparseMatrix<double> DShape, DClose, DSmooth, Q, A, At, W;
    min_quad_with_fixed_data<double> solver_data;
    ShapeupData():
    maxIterations(50),
    pTolerance(10e-6),
    shapeCoeff(1.0),
    closeCoeff(100.0),
    smoothCoeff(0.0){}
  };
 
  // Alec: I'm not sure why these are using PlainObjectBase but then not
  // templating.
      
  //typedef std::function<
  //  bool(
  //      const Eigen::PlainObjectBase<Eigen::MatrixXd>&, 
  //      const Eigen::PlainObjectBase<Eigen::VectorXi>&, 
  //      const Eigen::PlainObjectBase<Eigen::MatrixXi>&, 
  //      Eigen::PlainObjectBase<Eigen::MatrixXd>&)> 
  //  shapeup_projection_function;
  using 
    shapeup_projection_function
    =
    std::function<
    bool(
        const Eigen::PlainObjectBase<Eigen::MatrixXd>&, 
        const Eigen::PlainObjectBase<Eigen::VectorXi>&, 
        const Eigen::PlainObjectBase<Eigen::MatrixXi>&, 
        Eigen::PlainObjectBase<Eigen::MatrixXd>&)> ;
  IGL_INLINE bool shapeup_identity_projection(
    const Eigen::PlainObjectBase<Eigen::MatrixXd>& P, 
    const Eigen::PlainObjectBase<Eigen::VectorXi>& SC, 
    const Eigen::PlainObjectBase<Eigen::MatrixXi>& S,  
    Eigen::PlainObjectBase<Eigen::MatrixXd>& projP);
  
  IGL_INLINE bool shapeup_regular_face_projection(
    const Eigen::PlainObjectBase<Eigen::MatrixXd>& P, 
    const Eigen::PlainObjectBase<Eigen::VectorXi>& SC, 
    const Eigen::PlainObjectBase<Eigen::MatrixXi>& S,  
    Eigen::PlainObjectBase<Eigen::MatrixXd>& projP);
  template <
    typename DerivedP,
    typename DerivedSC,
    typename DerivedS,
    typename Derivedw>
  IGL_INLINE bool shapeup_precomputation(
    const Eigen::PlainObjectBase<DerivedP>& P,
    const Eigen::PlainObjectBase<DerivedSC>& SC,
    const Eigen::PlainObjectBase<DerivedS>& S,
    const Eigen::PlainObjectBase<DerivedS>& E,
    const Eigen::PlainObjectBase<DerivedSC>& b,
    const Eigen::PlainObjectBase<Derivedw>& wShape,
    const Eigen::PlainObjectBase<Derivedw>& wSmooth,
    ShapeupData & sudata);
  template <
    typename DerivedP,
    typename DerivedSC,
    typename DerivedS>
  IGL_INLINE bool shapeup_solve(
    const Eigen::PlainObjectBase<DerivedP>& bc,
    const std::function<bool(const Eigen::PlainObjectBase<DerivedP>&, const Eigen::PlainObjectBase<DerivedSC>&, const Eigen::PlainObjectBase<DerivedS>&,  Eigen::PlainObjectBase<DerivedP>&)>& local_projection,
    const Eigen::PlainObjectBase<DerivedP>& P0,
    const ShapeupData & sudata,
    const bool quietIterations,
    Eigen::PlainObjectBase<DerivedP>& P);
  
}
 
#ifndef IGL_STATIC_LIBRARY
#include "shapeup.cpp"
#endif
 
#endif