RefElementSampler.hpp

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#pragma once
 
#include <Eigen/Dense>
 
namespace polyfem
{
    namespace utils
    {
        void regular_2d_grid(const int n, bool tri, Eigen::MatrixXd &V, Eigen::MatrixXi &F);
 
        void regular_3d_grid(const int nn,
                             bool tet,
                             bool prism,
                             bool pyramid,
                             Eigen::MatrixXd &V,
                             Eigen::MatrixXi &F,
                             Eigen::MatrixXi &T);
 
        class RefElementSampler
        {
        public:
            RefElementSampler() {}
            void init(const bool is_volume, const int n_elements, const double target_rel_area);
 
            const Eigen::MatrixXd &cube_corners() const { return cube_corners_; }
            const Eigen::MatrixXd &cube_points() const { return cube_points_; }
            const Eigen::MatrixXi &cube_faces() const { return cube_faces_; }
            const Eigen::MatrixXi &cube_volume() const { return is_volume_ ? cube_tets_ : cube_faces_; }
            const Eigen::MatrixXi &cube_edges() const { return cube_edges_; }
 
            const Eigen::MatrixXd &simplex_corners() const { return simplex_corners_; }
            const Eigen::MatrixXd &simplex_points() const { return simplex_points_; }
            const Eigen::MatrixXi &simplex_faces() const { return simplex_faces_; }
            const Eigen::MatrixXi &simplex_volume() const { return is_volume_ ? simplex_tets_ : simplex_faces_; }
            const Eigen::MatrixXi &simplex_edges() const { return simplex_edges_; }
 
            const Eigen::MatrixXd &prism_corners() const { return prism_corners_; }
            const Eigen::MatrixXd &prism_points() const { return prism_points_; }
            const Eigen::MatrixXi &prism_faces() const { return prism_faces_; }
            const Eigen::MatrixXi &prism_volume() const { return prism_tets_; }
            const Eigen::MatrixXi &prism_edges() const { return prism_edges_; }
 
            const Eigen::MatrixXd &pyramid_corners() const { return pyramid_corners_; }
            const Eigen::MatrixXd &pyramid_points() const { return pyramid_points_; }
            const Eigen::MatrixXi &pyramid_faces() const { return pyramid_faces_; }
            const Eigen::MatrixXi &pyramid_volume() const { return pyramid_tets_; }
            const Eigen::MatrixXi &pyramid_edges() const { return pyramid_edges_; }
            void sample_polygon(const Eigen::MatrixXd &poly, Eigen::MatrixXd &pts, Eigen::MatrixXi &faces, Eigen::MatrixXi &edges) const;
            void sample_polyhedron(const Eigen::MatrixXd &vertices, const Eigen::MatrixXi &f, Eigen::MatrixXd &pts, Eigen::MatrixXi &faces, Eigen::MatrixXi &edges) const;
 
            inline int num_samples() const
            {
                return is_volume_ ? std::max(2., round(1. / pow(area_param_, 1. / 3.) + 1)) : std::max(2., round(1. / sqrt(area_param_) + 1));
            }
 
        private:
            void build();
 
            Eigen::MatrixXi cube_tets_;
            Eigen::MatrixXi prism_tets_;
            Eigen::MatrixXi pyramid_tets_;
            Eigen::MatrixXi simplex_tets_;
 
            Eigen::MatrixXd prism_corners_;
            Eigen::MatrixXd prism_points_;
            Eigen::MatrixXi prism_faces_;
            Eigen::MatrixXi prism_edges_;
 
            Eigen::MatrixXd pyramid_corners_;
            Eigen::MatrixXd pyramid_points_;
            Eigen::MatrixXi pyramid_faces_;
            Eigen::MatrixXi pyramid_edges_;
 
            Eigen::MatrixXd cube_corners_;
            Eigen::MatrixXd cube_points_;
            Eigen::MatrixXi cube_faces_;
            Eigen::MatrixXi cube_edges_;
 
            Eigen::MatrixXd simplex_corners_;
            Eigen::MatrixXd simplex_points_;
            Eigen::MatrixXi simplex_faces_;
            Eigen::MatrixXi simplex_edges_;
 
            double area_param_;
            double is_volume_;
        };
    } // namespace utils
} // namespace polyfem