slim.cpp 36 KB

1234567891011121314151617181920212223242526272829303132333435363738394041424344454647484950515253545556575859606162636465666768697071727374757677787980818283848586878889909192939495969798991001011021031041051061071081091101111121131141151161171181191201211221231241251261271281291301311321331341351361371381391401411421431441451461471481491501511521531541551561571581591601611621631641651661671681691701711721731741751761771781791801811821831841851861871881891901911921931941951961971981992002012022032042052062072082092102112122132142152162172182192202212222232242252262272282292302312322332342352362372382392402412422432442452462472482492502512522532542552562572582592602612622632642652662672682692702712722732742752762772782792802812822832842852862872882892902912922932942952962972982993003013023033043053063073083093103113123133143153163173183193203213223233243253263273283293303313323333343353363373383393403413423433443453463473483493503513523533543553563573583593603613623633643653663673683693703713723733743753763773783793803813823833843853863873883893903913923933943953963973983994004014024034044054064074084094104114124134144154164174184194204214224234244254264274284294304314324334344354364374384394404414424434444454464474484494504514524534544554564574584594604614624634644654664674684694704714724734744754764774784794804814824834844854864874884894904914924934944954964974984995005015025035045055065075085095105115125135145155165175185195205215225235245255265275285295305315325335345355365375385395405415425435445455465475485495505515525535545555565575585595605615625635645655665675685695705715725735745755765775785795805815825835845855865875885895905915925935945955965975985996006016026036046056066076086096106116126136146156166176186196206216226236246256266276286296306316326336346356366376386396406416426436446456466476486496506516526536546556566576586596606616626636646656666676686696706716726736746756766776786796806816826836846856866876886896906916926936946956966976986997007017027037047057067077087097107117127137147157167177187197207217227237247257267277287297307317327337347357367377387397407417427437447457467477487497507517527537547557567577587597607617627637647657667677687697707717727737747757767777787797807817827837847857867877887897907917927937947957967977987998008018028038048058068078088098108118128138148158168178188198208218228238248258268278288298308318328338348358368378388398408418428438448458468478488498508518528538548558568578588598608618628638648658668678688698708718728738748758768778788798808818828838848858868878888898908918928938948958968978988999009019029039049059069079089099109119129139149159169179189199209219229239249259269279289299309319329339349359369379389399409419429439449459469479489499509519529539549559569579589599609619629639649659669679689699709719729739749759769779789799809819829839849859869879889899909919929939949959969979989991000100110021003100410051006100710081009
  1. // This file is part of libigl, a simple c++ geometry processing library.
  2. //
  3. // Copyright (C) 2016 Michael Rabinovich
  4. //
  5. // This Source Code Form is subject to the terms of the Mozilla Public License
  6. // v. 2.0. If a copy of the MPL was not distributed with this file, You can
  7. // obtain one at http://mozilla.org/MPL/2.0/.
  8. #include "slim.h"
  9. #include "boundary_loop.h"
  10. #include "cotmatrix.h"
  11. #include "edge_lengths.h"
  12. #include "grad.h"
  13. #include "local_basis.h"
  14. #include "repdiag.h"
  15. #include "vector_area_matrix.h"
  16. #include "arap.h"
  17. #include "cat.h"
  18. #include "doublearea.h"
  19. #include "grad.h"
  20. #include "local_basis.h"
  21. #include "per_face_normals.h"
  22. #include "slice_into.h"
  23. #include "volume.h"
  24. #include "polar_svd.h"
  25. #include "flip_avoiding_line_search.h"
  26. #include <iostream>
  27. #include <map>
  28. #include <set>
  29. #include <vector>
  30. #include <Eigen/IterativeLinearSolvers>
  31. #include <Eigen/SparseCholesky>
  32. #include <Eigen/IterativeLinearSolvers>
  33. #include <igl/Timer.h>
  34. #include <igl/sparse_fast.h>
  35. #include <igl/sparse_AtA_fast.h>
  36. #ifdef CHOLMOD
  37. #include <Eigen/CholmodSupport>
  38. #endif
  39. namespace igl
  40. {
  41. namespace slim
  42. {
  43. // Definitions of internal functions
  44. IGL_INLINE void compute_surface_gradient_matrix(const Eigen::MatrixXd &V, const Eigen::MatrixXi &F,
  45. const Eigen::MatrixXd &F1, const Eigen::MatrixXd &F2,
  46. Eigen::SparseMatrix<double> &D1, Eigen::SparseMatrix<double> &D2);
  47. IGL_INLINE void buildA(igl::SLIMData& s, Eigen::SparseMatrix<double> &A);
  48. IGL_INLINE void buildRhs(igl::SLIMData& s, const Eigen::SparseMatrix<double> &At);
  49. IGL_INLINE void add_soft_constraints(igl::SLIMData& s, Eigen::SparseMatrix<double> &L);
  50. IGL_INLINE double compute_energy(igl::SLIMData& s, Eigen::MatrixXd &V_new);
  51. IGL_INLINE double compute_soft_const_energy(igl::SLIMData& s,
  52. const Eigen::MatrixXd &V,
  53. const Eigen::MatrixXi &F,
  54. Eigen::MatrixXd &V_o);
  55. IGL_INLINE double compute_energy_with_jacobians(igl::SLIMData& s,
  56. const Eigen::MatrixXd &V,
  57. const Eigen::MatrixXi &F, const Eigen::MatrixXd &Ji,
  58. Eigen::MatrixXd &uv, Eigen::VectorXd &areas);
  59. IGL_INLINE void solve_weighted_arap(igl::SLIMData& s,
  60. const Eigen::MatrixXd &V,
  61. const Eigen::MatrixXi &F,
  62. Eigen::MatrixXd &uv,
  63. Eigen::VectorXi &soft_b_p,
  64. Eigen::MatrixXd &soft_bc_p);
  65. IGL_INLINE void update_weights_and_closest_rotations( igl::SLIMData& s,
  66. const Eigen::MatrixXd &V,
  67. const Eigen::MatrixXi &F,
  68. Eigen::MatrixXd &uv);
  69. IGL_INLINE void compute_jacobians(igl::SLIMData& s, const Eigen::MatrixXd &uv);
  70. IGL_INLINE void build_linear_system(igl::SLIMData& s, Eigen::SparseMatrix<double> &L);
  71. IGL_INLINE void pre_calc(igl::SLIMData& s);
  72. // Implementation
  73. IGL_INLINE void compute_surface_gradient_matrix(const Eigen::MatrixXd &V, const Eigen::MatrixXi &F,
  74. const Eigen::MatrixXd &F1, const Eigen::MatrixXd &F2,
  75. Eigen::SparseMatrix<double> &D1, Eigen::SparseMatrix<double> &D2)
  76. {
  77. Eigen::SparseMatrix<double> G;
  78. igl::grad(V, F, G);
  79. Eigen::SparseMatrix<double> Dx = G.block(0, 0, F.rows(), V.rows());
  80. Eigen::SparseMatrix<double> Dy = G.block(F.rows(), 0, F.rows(), V.rows());
  81. Eigen::SparseMatrix<double> Dz = G.block(2 * F.rows(), 0, F.rows(), V.rows());
  82. D1 = F1.col(0).asDiagonal() * Dx + F1.col(1).asDiagonal() * Dy + F1.col(2).asDiagonal() * Dz;
  83. D2 = F2.col(0).asDiagonal() * Dx + F2.col(1).asDiagonal() * Dy + F2.col(2).asDiagonal() * Dz;
  84. }
  85. IGL_INLINE void compute_jacobians(igl::SLIMData& s, const Eigen::MatrixXd &uv)
  86. {
  87. if (s.F.cols() == 3)
  88. {
  89. // Ji=[D1*u,D2*u,D1*v,D2*v];
  90. s.Ji.col(0) = s.Dx * uv.col(0);
  91. s.Ji.col(1) = s.Dy * uv.col(0);
  92. s.Ji.col(2) = s.Dx * uv.col(1);
  93. s.Ji.col(3) = s.Dy * uv.col(1);
  94. }
  95. else /*tet mesh*/{
  96. // Ji=[D1*u,D2*u,D3*u, D1*v,D2*v, D3*v, D1*w,D2*w,D3*w];
  97. s.Ji.col(0) = s.Dx * uv.col(0);
  98. s.Ji.col(1) = s.Dy * uv.col(0);
  99. s.Ji.col(2) = s.Dz * uv.col(0);
  100. s.Ji.col(3) = s.Dx * uv.col(1);
  101. s.Ji.col(4) = s.Dy * uv.col(1);
  102. s.Ji.col(5) = s.Dz * uv.col(1);
  103. s.Ji.col(6) = s.Dx * uv.col(2);
  104. s.Ji.col(7) = s.Dy * uv.col(2);
  105. s.Ji.col(8) = s.Dz * uv.col(2);
  106. }
  107. }
  108. IGL_INLINE void update_weights_and_closest_rotations(igl::SLIMData& s,
  109. const Eigen::MatrixXd &V,
  110. const Eigen::MatrixXi &F,
  111. Eigen::MatrixXd &uv)
  112. {
  113. compute_jacobians(s, uv);
  114. const double eps = 1e-8;
  115. double exp_f = s.exp_factor;
  116. if (s.dim == 2)
  117. {
  118. for (int i = 0; i < s.Ji.rows(); ++i)
  119. {
  120. typedef Eigen::Matrix<double, 2, 2> Mat2;
  121. typedef Eigen::Matrix<double, 2, 1> Vec2;
  122. Mat2 ji, ri, ti, ui, vi;
  123. Vec2 sing;
  124. Vec2 closest_sing_vec;
  125. Mat2 mat_W;
  126. Vec2 m_sing_new;
  127. double s1, s2;
  128. ji(0, 0) = s.Ji(i, 0);
  129. ji(0, 1) = s.Ji(i, 1);
  130. ji(1, 0) = s.Ji(i, 2);
  131. ji(1, 1) = s.Ji(i, 3);
  132. igl::polar_svd(ji, ri, ti, ui, sing, vi);
  133. s1 = sing(0);
  134. s2 = sing(1);
  135. // Update Weights according to energy
  136. switch (s.slim_energy)
  137. {
  138. case igl::SLIMData::ARAP:
  139. {
  140. m_sing_new << 1, 1;
  141. break;
  142. }
  143. case igl::SLIMData::SYMMETRIC_DIRICHLET:
  144. {
  145. double s1_g = 2 * (s1 - pow(s1, -3));
  146. double s2_g = 2 * (s2 - pow(s2, -3));
  147. m_sing_new << sqrt(s1_g / (2 * (s1 - 1))), sqrt(s2_g / (2 * (s2 - 1)));
  148. break;
  149. }
  150. case igl::SLIMData::LOG_ARAP:
  151. {
  152. double s1_g = 2 * (log(s1) / s1);
  153. double s2_g = 2 * (log(s2) / s2);
  154. m_sing_new << sqrt(s1_g / (2 * (s1 - 1))), sqrt(s2_g / (2 * (s2 - 1)));
  155. break;
  156. }
  157. case igl::SLIMData::CONFORMAL:
  158. {
  159. double s1_g = 1 / (2 * s2) - s2 / (2 * pow(s1, 2));
  160. double s2_g = 1 / (2 * s1) - s1 / (2 * pow(s2, 2));
  161. double geo_avg = sqrt(s1 * s2);
  162. double s1_min = geo_avg;
  163. double s2_min = geo_avg;
  164. m_sing_new << sqrt(s1_g / (2 * (s1 - s1_min))), sqrt(s2_g / (2 * (s2 - s2_min)));
  165. // change local step
  166. closest_sing_vec << s1_min, s2_min;
  167. ri = ui * closest_sing_vec.asDiagonal() * vi.transpose();
  168. break;
  169. }
  170. case igl::SLIMData::EXP_CONFORMAL:
  171. {
  172. double s1_g = 2 * (s1 - pow(s1, -3));
  173. double s2_g = 2 * (s2 - pow(s2, -3));
  174. double geo_avg = sqrt(s1 * s2);
  175. double s1_min = geo_avg;
  176. double s2_min = geo_avg;
  177. double in_exp = exp_f * ((pow(s1, 2) + pow(s2, 2)) / (2 * s1 * s2));
  178. double exp_thing = exp(in_exp);
  179. s1_g *= exp_thing * exp_f;
  180. s2_g *= exp_thing * exp_f;
  181. m_sing_new << sqrt(s1_g / (2 * (s1 - 1))), sqrt(s2_g / (2 * (s2 - 1)));
  182. break;
  183. }
  184. case igl::SLIMData::EXP_SYMMETRIC_DIRICHLET:
  185. {
  186. double s1_g = 2 * (s1 - pow(s1, -3));
  187. double s2_g = 2 * (s2 - pow(s2, -3));
  188. double in_exp = exp_f * (pow(s1, 2) + pow(s1, -2) + pow(s2, 2) + pow(s2, -2));
  189. double exp_thing = exp(in_exp);
  190. s1_g *= exp_thing * exp_f;
  191. s2_g *= exp_thing * exp_f;
  192. m_sing_new << sqrt(s1_g / (2 * (s1 - 1))), sqrt(s2_g / (2 * (s2 - 1)));
  193. break;
  194. }
  195. }
  196. if (std::abs(s1 - 1) < eps) m_sing_new(0) = 1;
  197. if (std::abs(s2 - 1) < eps) m_sing_new(1) = 1;
  198. mat_W = ui * m_sing_new.asDiagonal() * ui.transpose();
  199. s.W_11(i) = mat_W(0, 0);
  200. s.W_12(i) = mat_W(0, 1);
  201. s.W_21(i) = mat_W(1, 0);
  202. s.W_22(i) = mat_W(1, 1);
  203. // 2) Update local step (doesn't have to be a rotation, for instance in case of conformal energy)
  204. s.Ri(i, 0) = ri(0, 0);
  205. s.Ri(i, 1) = ri(1, 0);
  206. s.Ri(i, 2) = ri(0, 1);
  207. s.Ri(i, 3) = ri(1, 1);
  208. }
  209. }
  210. else
  211. {
  212. typedef Eigen::Matrix<double, 3, 1> Vec3;
  213. typedef Eigen::Matrix<double, 3, 3> Mat3;
  214. Mat3 ji;
  215. Vec3 m_sing_new;
  216. Vec3 closest_sing_vec;
  217. const double sqrt_2 = sqrt(2);
  218. for (int i = 0; i < s.Ji.rows(); ++i)
  219. {
  220. ji(0, 0) = s.Ji(i, 0);
  221. ji(0, 1) = s.Ji(i, 1);
  222. ji(0, 2) = s.Ji(i, 2);
  223. ji(1, 0) = s.Ji(i, 3);
  224. ji(1, 1) = s.Ji(i, 4);
  225. ji(1, 2) = s.Ji(i, 5);
  226. ji(2, 0) = s.Ji(i, 6);
  227. ji(2, 1) = s.Ji(i, 7);
  228. ji(2, 2) = s.Ji(i, 8);
  229. Mat3 ri, ti, ui, vi;
  230. Vec3 sing;
  231. igl::polar_svd(ji, ri, ti, ui, sing, vi);
  232. double s1 = sing(0);
  233. double s2 = sing(1);
  234. double s3 = sing(2);
  235. // 1) Update Weights
  236. switch (s.slim_energy)
  237. {
  238. case igl::SLIMData::ARAP:
  239. {
  240. m_sing_new << 1, 1, 1;
  241. break;
  242. }
  243. case igl::SLIMData::LOG_ARAP:
  244. {
  245. double s1_g = 2 * (log(s1) / s1);
  246. double s2_g = 2 * (log(s2) / s2);
  247. double s3_g = 2 * (log(s3) / s3);
  248. m_sing_new << sqrt(s1_g / (2 * (s1 - 1))), sqrt(s2_g / (2 * (s2 - 1))), sqrt(s3_g / (2 * (s3 - 1)));
  249. break;
  250. }
  251. case igl::SLIMData::SYMMETRIC_DIRICHLET:
  252. {
  253. double s1_g = 2 * (s1 - pow(s1, -3));
  254. double s2_g = 2 * (s2 - pow(s2, -3));
  255. double s3_g = 2 * (s3 - pow(s3, -3));
  256. m_sing_new << sqrt(s1_g / (2 * (s1 - 1))), sqrt(s2_g / (2 * (s2 - 1))), sqrt(s3_g / (2 * (s3 - 1)));
  257. break;
  258. }
  259. case igl::SLIMData::EXP_SYMMETRIC_DIRICHLET:
  260. {
  261. double s1_g = 2 * (s1 - pow(s1, -3));
  262. double s2_g = 2 * (s2 - pow(s2, -3));
  263. double s3_g = 2 * (s3 - pow(s3, -3));
  264. m_sing_new << sqrt(s1_g / (2 * (s1 - 1))), sqrt(s2_g / (2 * (s2 - 1))), sqrt(s3_g / (2 * (s3 - 1)));
  265. double in_exp = exp_f * (pow(s1, 2) + pow(s1, -2) + pow(s2, 2) + pow(s2, -2) + pow(s3, 2) + pow(s3, -2));
  266. double exp_thing = exp(in_exp);
  267. s1_g *= exp_thing * exp_f;
  268. s2_g *= exp_thing * exp_f;
  269. s3_g *= exp_thing * exp_f;
  270. m_sing_new << sqrt(s1_g / (2 * (s1 - 1))), sqrt(s2_g / (2 * (s2 - 1))), sqrt(s3_g / (2 * (s3 - 1)));
  271. break;
  272. }
  273. case igl::SLIMData::CONFORMAL:
  274. {
  275. double common_div = 9 * (pow(s1 * s2 * s3, 5. / 3.));
  276. double s1_g = (-2 * s2 * s3 * (pow(s2, 2) + pow(s3, 2) - 2 * pow(s1, 2))) / common_div;
  277. double s2_g = (-2 * s1 * s3 * (pow(s1, 2) + pow(s3, 2) - 2 * pow(s2, 2))) / common_div;
  278. double s3_g = (-2 * s1 * s2 * (pow(s1, 2) + pow(s2, 2) - 2 * pow(s3, 2))) / common_div;
  279. double closest_s = sqrt(pow(s1, 2) + pow(s3, 2)) / sqrt_2;
  280. double s1_min = closest_s;
  281. double s2_min = closest_s;
  282. double s3_min = closest_s;
  283. m_sing_new << sqrt(s1_g / (2 * (s1 - s1_min))), sqrt(s2_g / (2 * (s2 - s2_min))), sqrt(
  284. s3_g / (2 * (s3 - s3_min)));
  285. // change local step
  286. closest_sing_vec << s1_min, s2_min, s3_min;
  287. ri = ui * closest_sing_vec.asDiagonal() * vi.transpose();
  288. break;
  289. }
  290. case igl::SLIMData::EXP_CONFORMAL:
  291. {
  292. // E_conf = (s1^2 + s2^2 + s3^2)/(3*(s1*s2*s3)^(2/3) )
  293. // dE_conf/ds1 = (-2*(s2*s3)*(s2^2+s3^2 -2*s1^2) ) / (9*(s1*s2*s3)^(5/3))
  294. // Argmin E_conf(s1): s1 = sqrt(s1^2+s2^2)/sqrt(2)
  295. double common_div = 9 * (pow(s1 * s2 * s3, 5. / 3.));
  296. double s1_g = (-2 * s2 * s3 * (pow(s2, 2) + pow(s3, 2) - 2 * pow(s1, 2))) / common_div;
  297. double s2_g = (-2 * s1 * s3 * (pow(s1, 2) + pow(s3, 2) - 2 * pow(s2, 2))) / common_div;
  298. double s3_g = (-2 * s1 * s2 * (pow(s1, 2) + pow(s2, 2) - 2 * pow(s3, 2))) / common_div;
  299. double in_exp = exp_f * ((pow(s1, 2) + pow(s2, 2) + pow(s3, 2)) / (3 * pow((s1 * s2 * s3), 2. / 3)));;
  300. double exp_thing = exp(in_exp);
  301. double closest_s = sqrt(pow(s1, 2) + pow(s3, 2)) / sqrt_2;
  302. double s1_min = closest_s;
  303. double s2_min = closest_s;
  304. double s3_min = closest_s;
  305. s1_g *= exp_thing * exp_f;
  306. s2_g *= exp_thing * exp_f;
  307. s3_g *= exp_thing * exp_f;
  308. m_sing_new << sqrt(s1_g / (2 * (s1 - s1_min))), sqrt(s2_g / (2 * (s2 - s2_min))), sqrt(
  309. s3_g / (2 * (s3 - s3_min)));
  310. // change local step
  311. closest_sing_vec << s1_min, s2_min, s3_min;
  312. ri = ui * closest_sing_vec.asDiagonal() * vi.transpose();
  313. }
  314. }
  315. if (std::abs(s1 - 1) < eps) m_sing_new(0) = 1;
  316. if (std::abs(s2 - 1) < eps) m_sing_new(1) = 1;
  317. if (std::abs(s3 - 1) < eps) m_sing_new(2) = 1;
  318. Mat3 mat_W;
  319. mat_W = ui * m_sing_new.asDiagonal() * ui.transpose();
  320. s.W_11(i) = mat_W(0, 0);
  321. s.W_12(i) = mat_W(0, 1);
  322. s.W_13(i) = mat_W(0, 2);
  323. s.W_21(i) = mat_W(1, 0);
  324. s.W_22(i) = mat_W(1, 1);
  325. s.W_23(i) = mat_W(1, 2);
  326. s.W_31(i) = mat_W(2, 0);
  327. s.W_32(i) = mat_W(2, 1);
  328. s.W_33(i) = mat_W(2, 2);
  329. // 2) Update closest rotations (not rotations in case of conformal energy)
  330. s.Ri(i, 0) = ri(0, 0);
  331. s.Ri(i, 1) = ri(1, 0);
  332. s.Ri(i, 2) = ri(2, 0);
  333. s.Ri(i, 3) = ri(0, 1);
  334. s.Ri(i, 4) = ri(1, 1);
  335. s.Ri(i, 5) = ri(2, 1);
  336. s.Ri(i, 6) = ri(0, 2);
  337. s.Ri(i, 7) = ri(1, 2);
  338. s.Ri(i, 8) = ri(2, 2);
  339. } // for loop end
  340. } // if dim end
  341. }
  342. IGL_INLINE void solve_weighted_arap(igl::SLIMData& s,
  343. const Eigen::MatrixXd &V,
  344. const Eigen::MatrixXi &F,
  345. Eigen::MatrixXd &uv,
  346. Eigen::VectorXi &soft_b_p,
  347. Eigen::MatrixXd &soft_bc_p)
  348. {
  349. using namespace Eigen;
  350. Eigen::SparseMatrix<double> L;
  351. build_linear_system(s,L);
  352. igl::Timer t;
  353. t.start();
  354. // solve
  355. Eigen::VectorXd Uc;
  356. #ifndef CHOLMOD
  357. if (s.dim == 2)
  358. {
  359. SimplicialLDLT<Eigen::SparseMatrix<double> > solver;
  360. Uc = solver.compute(L).solve(s.rhs);
  361. }
  362. else
  363. { // seems like CG performs much worse for 2D and way better for 3D
  364. Eigen::VectorXd guess(uv.rows() * s.dim);
  365. for (int i = 0; i < s.v_num; i++) for (int j = 0; j < s.dim; j++) guess(uv.rows() * j + i) = uv(i, j); // flatten vector
  366. ConjugateGradient<Eigen::SparseMatrix<double>, Lower | Upper> cg;
  367. cg.setTolerance(1e-8);
  368. cg.compute(L);
  369. Uc = cg.solveWithGuess(s.rhs, guess);
  370. }
  371. #else
  372. CholmodSimplicialLDLT<Eigen::SparseMatrix<double> > solver;
  373. Uc = solver.compute(L).solve(s.rhs);
  374. #endif
  375. for (int i = 0; i < s.dim; i++)
  376. uv.col(i) = Uc.block(i * s.v_n, 0, s.v_n, 1);
  377. t.stop();
  378. std::cerr << "solve: " << t.getElapsedTime() << std::endl;
  379. }
  380. IGL_INLINE void pre_calc(igl::SLIMData& s)
  381. {
  382. if (!s.has_pre_calc)
  383. {
  384. s.v_n = s.v_num;
  385. s.f_n = s.f_num;
  386. if (s.F.cols() == 3)
  387. {
  388. s.dim = 2;
  389. Eigen::MatrixXd F1, F2, F3;
  390. igl::local_basis(s.V, s.F, F1, F2, F3);
  391. compute_surface_gradient_matrix(s.V, s.F, F1, F2, s.Dx, s.Dy);
  392. s.W_11.resize(s.f_n);
  393. s.W_12.resize(s.f_n);
  394. s.W_21.resize(s.f_n);
  395. s.W_22.resize(s.f_n);
  396. }
  397. else
  398. {
  399. s.dim = 3;
  400. Eigen::SparseMatrix<double> G;
  401. igl::grad(s.V, s.F, G,
  402. s.mesh_improvement_3d /*use normal gradient, or one from a "regular" tet*/);
  403. s.Dx = G.block(0, 0, s.F.rows(), s.V.rows());
  404. s.Dy = G.block(s.F.rows(), 0, s.F.rows(), s.V.rows());
  405. s.Dz = G.block(2 * s.F.rows(), 0, s.F.rows(), s.V.rows());
  406. s.W_11.resize(s.f_n);
  407. s.W_12.resize(s.f_n);
  408. s.W_13.resize(s.f_n);
  409. s.W_21.resize(s.f_n);
  410. s.W_22.resize(s.f_n);
  411. s.W_23.resize(s.f_n);
  412. s.W_31.resize(s.f_n);
  413. s.W_32.resize(s.f_n);
  414. s.W_33.resize(s.f_n);
  415. }
  416. s.Dx.makeCompressed();
  417. s.Dy.makeCompressed();
  418. s.Dz.makeCompressed();
  419. s.Ri.resize(s.f_n, s.dim * s.dim);
  420. s.Ji.resize(s.f_n, s.dim * s.dim);
  421. s.rhs.resize(s.dim * s.v_num);
  422. // flattened weight matrix
  423. s.WGL_M.resize(s.dim * s.dim * s.f_n);
  424. for (int i = 0; i < s.dim * s.dim; i++)
  425. for (int j = 0; j < s.f_n; j++)
  426. s.WGL_M(i * s.f_n + j) = s.M(j);
  427. s.first_solve = true;
  428. s.has_pre_calc = true;
  429. }
  430. }
  431. IGL_INLINE void build_linear_system(igl::SLIMData& s, Eigen::SparseMatrix<double> &L)
  432. {
  433. // formula (35) in paper
  434. igl::Timer t;
  435. t.start();
  436. Eigen::SparseMatrix<double> A(s.dim * s.dim * s.f_n, s.dim * s.v_n);
  437. buildA(s,A);
  438. t.stop();
  439. std::cerr << "buildA: " << t.getElapsedTime() << std::endl;
  440. // // // TEST CODE
  441. // std::vector<Eigen::Triplet<double> > test;
  442. // test.push_back(Eigen::Triplet<double>(4,3,10));
  443. // test.push_back(Eigen::Triplet<double>(1,0,20));
  444. // test.push_back(Eigen::Triplet<double>(2,2,30));
  445. // test.push_back(Eigen::Triplet<double>(4,4,2.5));
  446. // A = Eigen::SparseMatrix<double>(5,5);
  447. // A.setFromTriplets(test.begin(),test.end());
  448. A.makeCompressed();
  449. //std::cin.get();
  450. t.start();
  451. Eigen::SparseMatrix<double> At = A.transpose();
  452. At.makeCompressed();
  453. t.stop();
  454. std::cerr << "At: " << t.getElapsedTime() << std::endl;
  455. t.start();
  456. Eigen::SparseMatrix<double> id_m(At.rows(), At.rows());
  457. id_m.setIdentity();
  458. t.stop();
  459. std::cerr << "idm: " << t.getElapsedTime() << std::endl;
  460. // std::cerr << "\n TEST CODE" << std::endl;
  461. // s.WGL_M.resize(5);
  462. // s.WGL_M[0] = 1;
  463. // s.WGL_M[1] = 2;
  464. // s.WGL_M[2] = 3;
  465. // s.WGL_M[3] = 3;
  466. // s.WGL_M[4] = 10;
  467. t.start();
  468. Eigen::SparseMatrix<double> AtA_slow = At * s.WGL_M.asDiagonal() * A;
  469. t.stop();
  470. std::cerr << "AtA slow: " << t.getElapsedTime() << std::endl;
  471. // std::cerr << "AtA slow: " << AtA_slow << std::endl;
  472. t.start();
  473. Eigen::SparseMatrix<double> AtA_fast;
  474. igl::sparse_AtA_fast_data data;
  475. data.W = s.WGL_M;
  476. igl::sparse_AtA_fast_precompute(A,AtA_fast,data);
  477. t.stop();
  478. std::cerr << "AtA fast pre: " << t.getElapsedTime() << std::endl;
  479. t.start();
  480. igl::sparse_AtA_fast(A,AtA_fast,data);
  481. t.stop();
  482. std::cerr << "AtA fast: " << t.getElapsedTime() << std::endl;
  483. // std::cerr << "AtA fast: " << AtA_fast << std::endl;
  484. std::cerr << "Difference: " << (AtA_fast - AtA_slow).norm() << std::endl;
  485. exit(0);
  486. // add proximal penalty
  487. t.start();
  488. L = At * s.WGL_M.asDiagonal() * A + s.proximal_p * id_m; //add also a proximal term
  489. L.makeCompressed();
  490. t.stop();
  491. std::cerr << "proximal: " << t.getElapsedTime() << std::endl;
  492. t.start();
  493. buildRhs(s, At);
  494. t.stop();
  495. std::cerr << "rhs: " << t.getElapsedTime() << std::endl;
  496. t.start();
  497. Eigen::SparseMatrix<double> OldL = L;
  498. add_soft_constraints(s,L);
  499. L.makeCompressed();
  500. t.stop();
  501. std::cerr << "soft: " << t.getElapsedTime() << std::endl;
  502. }
  503. IGL_INLINE void add_soft_constraints(igl::SLIMData& s, Eigen::SparseMatrix<double> &L)
  504. {
  505. int v_n = s.v_num;
  506. for (int d = 0; d < s.dim; d++)
  507. {
  508. for (int i = 0; i < s.b.rows(); i++)
  509. {
  510. int v_idx = s.b(i);
  511. s.rhs(d * v_n + v_idx) += s.soft_const_p * s.bc(i, d); // rhs
  512. L.coeffRef(d * v_n + v_idx, d * v_n + v_idx) += s.soft_const_p; // diagonal of matrix
  513. }
  514. }
  515. }
  516. IGL_INLINE double compute_energy(igl::SLIMData& s, Eigen::MatrixXd &V_new)
  517. {
  518. compute_jacobians(s,V_new);
  519. return compute_energy_with_jacobians(s, s.V, s.F, s.Ji, V_new, s.M) +
  520. compute_soft_const_energy(s, s.V, s.F, V_new);
  521. }
  522. IGL_INLINE double compute_soft_const_energy(igl::SLIMData& s,
  523. const Eigen::MatrixXd &V,
  524. const Eigen::MatrixXi &F,
  525. Eigen::MatrixXd &V_o)
  526. {
  527. double e = 0;
  528. for (int i = 0; i < s.b.rows(); i++)
  529. {
  530. e += s.soft_const_p * (s.bc.row(i) - V_o.row(s.b(i))).squaredNorm();
  531. }
  532. return e;
  533. }
  534. IGL_INLINE double compute_energy_with_jacobians(igl::SLIMData& s,
  535. const Eigen::MatrixXd &V,
  536. const Eigen::MatrixXi &F, const Eigen::MatrixXd &Ji,
  537. Eigen::MatrixXd &uv, Eigen::VectorXd &areas)
  538. {
  539. double energy = 0;
  540. if (s.dim == 2)
  541. {
  542. Eigen::Matrix<double, 2, 2> ji;
  543. for (int i = 0; i < s.f_n; i++)
  544. {
  545. ji(0, 0) = Ji(i, 0);
  546. ji(0, 1) = Ji(i, 1);
  547. ji(1, 0) = Ji(i, 2);
  548. ji(1, 1) = Ji(i, 3);
  549. typedef Eigen::Matrix<double, 2, 2> Mat2;
  550. typedef Eigen::Matrix<double, 2, 1> Vec2;
  551. Mat2 ri, ti, ui, vi;
  552. Vec2 sing;
  553. igl::polar_svd(ji, ri, ti, ui, sing, vi);
  554. double s1 = sing(0);
  555. double s2 = sing(1);
  556. switch (s.slim_energy)
  557. {
  558. case igl::SLIMData::ARAP:
  559. {
  560. energy += areas(i) * (pow(s1 - 1, 2) + pow(s2 - 1, 2));
  561. break;
  562. }
  563. case igl::SLIMData::SYMMETRIC_DIRICHLET:
  564. {
  565. energy += areas(i) * (pow(s1, 2) + pow(s1, -2) + pow(s2, 2) + pow(s2, -2));
  566. break;
  567. }
  568. case igl::SLIMData::EXP_SYMMETRIC_DIRICHLET:
  569. {
  570. energy += areas(i) * exp(s.exp_factor * (pow(s1, 2) + pow(s1, -2) + pow(s2, 2) + pow(s2, -2)));
  571. break;
  572. }
  573. case igl::SLIMData::LOG_ARAP:
  574. {
  575. energy += areas(i) * (pow(log(s1), 2) + pow(log(s2), 2));
  576. break;
  577. }
  578. case igl::SLIMData::CONFORMAL:
  579. {
  580. energy += areas(i) * ((pow(s1, 2) + pow(s2, 2)) / (2 * s1 * s2));
  581. break;
  582. }
  583. case igl::SLIMData::EXP_CONFORMAL:
  584. {
  585. energy += areas(i) * exp(s.exp_factor * ((pow(s1, 2) + pow(s2, 2)) / (2 * s1 * s2)));
  586. break;
  587. }
  588. }
  589. }
  590. }
  591. else
  592. {
  593. Eigen::Matrix<double, 3, 3> ji;
  594. for (int i = 0; i < s.f_n; i++)
  595. {
  596. ji(0, 0) = Ji(i, 0);
  597. ji(0, 1) = Ji(i, 1);
  598. ji(0, 2) = Ji(i, 2);
  599. ji(1, 0) = Ji(i, 3);
  600. ji(1, 1) = Ji(i, 4);
  601. ji(1, 2) = Ji(i, 5);
  602. ji(2, 0) = Ji(i, 6);
  603. ji(2, 1) = Ji(i, 7);
  604. ji(2, 2) = Ji(i, 8);
  605. typedef Eigen::Matrix<double, 3, 3> Mat3;
  606. typedef Eigen::Matrix<double, 3, 1> Vec3;
  607. Mat3 ri, ti, ui, vi;
  608. Vec3 sing;
  609. igl::polar_svd(ji, ri, ti, ui, sing, vi);
  610. double s1 = sing(0);
  611. double s2 = sing(1);
  612. double s3 = sing(2);
  613. switch (s.slim_energy)
  614. {
  615. case igl::SLIMData::ARAP:
  616. {
  617. energy += areas(i) * (pow(s1 - 1, 2) + pow(s2 - 1, 2) + pow(s3 - 1, 2));
  618. break;
  619. }
  620. case igl::SLIMData::SYMMETRIC_DIRICHLET:
  621. {
  622. energy += areas(i) * (pow(s1, 2) + pow(s1, -2) + pow(s2, 2) + pow(s2, -2) + pow(s3, 2) + pow(s3, -2));
  623. break;
  624. }
  625. case igl::SLIMData::EXP_SYMMETRIC_DIRICHLET:
  626. {
  627. energy += areas(i) * exp(s.exp_factor *
  628. (pow(s1, 2) + pow(s1, -2) + pow(s2, 2) + pow(s2, -2) + pow(s3, 2) + pow(s3, -2)));
  629. break;
  630. }
  631. case igl::SLIMData::LOG_ARAP:
  632. {
  633. energy += areas(i) * (pow(log(s1), 2) + pow(log(std::abs(s2)), 2) + pow(log(std::abs(s3)), 2));
  634. break;
  635. }
  636. case igl::SLIMData::CONFORMAL:
  637. {
  638. energy += areas(i) * ((pow(s1, 2) + pow(s2, 2) + pow(s3, 2)) / (3 * pow(s1 * s2 * s3, 2. / 3.)));
  639. break;
  640. }
  641. case igl::SLIMData::EXP_CONFORMAL:
  642. {
  643. energy += areas(i) * exp((pow(s1, 2) + pow(s2, 2) + pow(s3, 2)) / (3 * pow(s1 * s2 * s3, 2. / 3.)));
  644. break;
  645. }
  646. }
  647. }
  648. }
  649. return energy;
  650. }
  651. IGL_INLINE void buildA(igl::SLIMData& s, Eigen::SparseMatrix<double> &A)
  652. {
  653. // formula (35) in paper
  654. std::vector<Eigen::Triplet<double> > IJV;
  655. if (s.dim == 2)
  656. {
  657. IJV.reserve(4 * (s.Dx.outerSize() + s.Dy.outerSize()));
  658. /*A = [W11*Dx, W12*Dx;
  659. W11*Dy, W12*Dy;
  660. W21*Dx, W22*Dx;
  661. W21*Dy, W22*Dy];*/
  662. for (int k = 0; k < s.Dx.outerSize(); ++k)
  663. {
  664. for (Eigen::SparseMatrix<double>::InnerIterator it(s.Dx, k); it; ++it)
  665. {
  666. int dx_r = it.row();
  667. int dx_c = it.col();
  668. double val = it.value();
  669. IJV.push_back(Eigen::Triplet<double>(dx_r, dx_c, val * s.W_11(dx_r)));
  670. IJV.push_back(Eigen::Triplet<double>(dx_r, s.v_n + dx_c, val * s.W_12(dx_r)));
  671. IJV.push_back(Eigen::Triplet<double>(2 * s.f_n + dx_r, dx_c, val * s.W_21(dx_r)));
  672. IJV.push_back(Eigen::Triplet<double>(2 * s.f_n + dx_r, s.v_n + dx_c, val * s.W_22(dx_r)));
  673. }
  674. }
  675. for (int k = 0; k < s.Dy.outerSize(); ++k)
  676. {
  677. for (Eigen::SparseMatrix<double>::InnerIterator it(s.Dy, k); it; ++it)
  678. {
  679. int dy_r = it.row();
  680. int dy_c = it.col();
  681. double val = it.value();
  682. IJV.push_back(Eigen::Triplet<double>(s.f_n + dy_r, dy_c, val * s.W_11(dy_r)));
  683. IJV.push_back(Eigen::Triplet<double>(s.f_n + dy_r, s.v_n + dy_c, val * s.W_12(dy_r)));
  684. IJV.push_back(Eigen::Triplet<double>(3 * s.f_n + dy_r, dy_c, val * s.W_21(dy_r)));
  685. IJV.push_back(Eigen::Triplet<double>(3 * s.f_n + dy_r, s.v_n + dy_c, val * s.W_22(dy_r)));
  686. }
  687. }
  688. }
  689. else
  690. {
  691. /*A = [W11*Dx, W12*Dx, W13*Dx;
  692. W11*Dy, W12*Dy, W13*Dy;
  693. W11*Dz, W12*Dz, W13*Dz;
  694. W21*Dx, W22*Dx, W23*Dx;
  695. W21*Dy, W22*Dy, W23*Dy;
  696. W21*Dz, W22*Dz, W23*Dz;
  697. W31*Dx, W32*Dx, W33*Dx;
  698. W31*Dy, W32*Dy, W33*Dy;
  699. W31*Dz, W32*Dz, W33*Dz;];*/
  700. IJV.reserve(9 * (s.Dx.outerSize() + s.Dy.outerSize() + s.Dz.outerSize()));
  701. for (int k = 0; k < s.Dx.outerSize(); k++)
  702. {
  703. for (Eigen::SparseMatrix<double>::InnerIterator it(s.Dx, k); it; ++it)
  704. {
  705. int dx_r = it.row();
  706. int dx_c = it.col();
  707. double val = it.value();
  708. IJV.push_back(Eigen::Triplet<double>(dx_r, dx_c, val * s.W_11(dx_r)));
  709. IJV.push_back(Eigen::Triplet<double>(dx_r, s.v_n + dx_c, val * s.W_12(dx_r)));
  710. IJV.push_back(Eigen::Triplet<double>(dx_r, 2 * s.v_n + dx_c, val * s.W_13(dx_r)));
  711. IJV.push_back(Eigen::Triplet<double>(3 * s.f_n + dx_r, dx_c, val * s.W_21(dx_r)));
  712. IJV.push_back(Eigen::Triplet<double>(3 * s.f_n + dx_r, s.v_n + dx_c, val * s.W_22(dx_r)));
  713. IJV.push_back(Eigen::Triplet<double>(3 * s.f_n + dx_r, 2 * s.v_n + dx_c, val * s.W_23(dx_r)));
  714. IJV.push_back(Eigen::Triplet<double>(6 * s.f_n + dx_r, dx_c, val * s.W_31(dx_r)));
  715. IJV.push_back(Eigen::Triplet<double>(6 * s.f_n + dx_r, s.v_n + dx_c, val * s.W_32(dx_r)));
  716. IJV.push_back(Eigen::Triplet<double>(6 * s.f_n + dx_r, 2 * s.v_n + dx_c, val * s.W_33(dx_r)));
  717. }
  718. }
  719. for (int k = 0; k < s.Dy.outerSize(); k++)
  720. {
  721. for (Eigen::SparseMatrix<double>::InnerIterator it(s.Dy, k); it; ++it)
  722. {
  723. int dy_r = it.row();
  724. int dy_c = it.col();
  725. double val = it.value();
  726. IJV.push_back(Eigen::Triplet<double>(s.f_n + dy_r, dy_c, val * s.W_11(dy_r)));
  727. IJV.push_back(Eigen::Triplet<double>(s.f_n + dy_r, s.v_n + dy_c, val * s.W_12(dy_r)));
  728. IJV.push_back(Eigen::Triplet<double>(s.f_n + dy_r, 2 * s.v_n + dy_c, val * s.W_13(dy_r)));
  729. IJV.push_back(Eigen::Triplet<double>(4 * s.f_n + dy_r, dy_c, val * s.W_21(dy_r)));
  730. IJV.push_back(Eigen::Triplet<double>(4 * s.f_n + dy_r, s.v_n + dy_c, val * s.W_22(dy_r)));
  731. IJV.push_back(Eigen::Triplet<double>(4 * s.f_n + dy_r, 2 * s.v_n + dy_c, val * s.W_23(dy_r)));
  732. IJV.push_back(Eigen::Triplet<double>(7 * s.f_n + dy_r, dy_c, val * s.W_31(dy_r)));
  733. IJV.push_back(Eigen::Triplet<double>(7 * s.f_n + dy_r, s.v_n + dy_c, val * s.W_32(dy_r)));
  734. IJV.push_back(Eigen::Triplet<double>(7 * s.f_n + dy_r, 2 * s.v_n + dy_c, val * s.W_33(dy_r)));
  735. }
  736. }
  737. for (int k = 0; k < s.Dz.outerSize(); k++)
  738. {
  739. for (Eigen::SparseMatrix<double>::InnerIterator it(s.Dz, k); it; ++it)
  740. {
  741. int dz_r = it.row();
  742. int dz_c = it.col();
  743. double val = it.value();
  744. IJV.push_back(Eigen::Triplet<double>(2 * s.f_n + dz_r, dz_c, val * s.W_11(dz_r)));
  745. IJV.push_back(Eigen::Triplet<double>(2 * s.f_n + dz_r, s.v_n + dz_c, val * s.W_12(dz_r)));
  746. IJV.push_back(Eigen::Triplet<double>(2 * s.f_n + dz_r, 2 * s.v_n + dz_c, val * s.W_13(dz_r)));
  747. IJV.push_back(Eigen::Triplet<double>(5 * s.f_n + dz_r, dz_c, val * s.W_21(dz_r)));
  748. IJV.push_back(Eigen::Triplet<double>(5 * s.f_n + dz_r, s.v_n + dz_c, val * s.W_22(dz_r)));
  749. IJV.push_back(Eigen::Triplet<double>(5 * s.f_n + dz_r, 2 * s.v_n + dz_c, val * s.W_23(dz_r)));
  750. IJV.push_back(Eigen::Triplet<double>(8 * s.f_n + dz_r, dz_c, val * s.W_31(dz_r)));
  751. IJV.push_back(Eigen::Triplet<double>(8 * s.f_n + dz_r, s.v_n + dz_c, val * s.W_32(dz_r)));
  752. IJV.push_back(Eigen::Triplet<double>(8 * s.f_n + dz_r, 2 * s.v_n + dz_c, val * s.W_33(dz_r)));
  753. }
  754. }
  755. }
  756. // igl::Timer t;
  757. // t.start();
  758. A.setFromTriplets(IJV.begin(), IJV.end());
  759. // t.stop();
  760. // std::cerr << "setFromTriplets: " << t.getElapsedTime() << std::endl;
  761. // // Debug Code
  762. // Eigen::VectorXi data;
  763. // t.start();
  764. // igl::fast_sparse_precompute(IJV,A,data);
  765. // t.stop();
  766. // std::cerr << "fast_precompute: " << t.getElapsedTime() << std::endl;
  767. // t.start();
  768. // igl::fast_sparse(IJV,A,data);
  769. // t.stop();
  770. // std::cerr << "fast_precompute: " << t.getElapsedTime() << std::endl;
  771. }
  772. IGL_INLINE void buildRhs(igl::SLIMData& s, const Eigen::SparseMatrix<double> &At)
  773. {
  774. Eigen::VectorXd f_rhs(s.dim * s.dim * s.f_n);
  775. f_rhs.setZero();
  776. if (s.dim == 2)
  777. {
  778. /*b = [W11*R11 + W12*R21; (formula (36))
  779. W11*R12 + W12*R22;
  780. W21*R11 + W22*R21;
  781. W21*R12 + W22*R22];*/
  782. for (int i = 0; i < s.f_n; i++)
  783. {
  784. f_rhs(i + 0 * s.f_n) = s.W_11(i) * s.Ri(i, 0) + s.W_12(i) * s.Ri(i, 1);
  785. f_rhs(i + 1 * s.f_n) = s.W_11(i) * s.Ri(i, 2) + s.W_12(i) * s.Ri(i, 3);
  786. f_rhs(i + 2 * s.f_n) = s.W_21(i) * s.Ri(i, 0) + s.W_22(i) * s.Ri(i, 1);
  787. f_rhs(i + 3 * s.f_n) = s.W_21(i) * s.Ri(i, 2) + s.W_22(i) * s.Ri(i, 3);
  788. }
  789. }
  790. else
  791. {
  792. /*b = [W11*R11 + W12*R21 + W13*R31;
  793. W11*R12 + W12*R22 + W13*R32;
  794. W11*R13 + W12*R23 + W13*R33;
  795. W21*R11 + W22*R21 + W23*R31;
  796. W21*R12 + W22*R22 + W23*R32;
  797. W21*R13 + W22*R23 + W23*R33;
  798. W31*R11 + W32*R21 + W33*R31;
  799. W31*R12 + W32*R22 + W33*R32;
  800. W31*R13 + W32*R23 + W33*R33;];*/
  801. for (int i = 0; i < s.f_n; i++)
  802. {
  803. f_rhs(i + 0 * s.f_n) = s.W_11(i) * s.Ri(i, 0) + s.W_12(i) * s.Ri(i, 1) + s.W_13(i) * s.Ri(i, 2);
  804. f_rhs(i + 1 * s.f_n) = s.W_11(i) * s.Ri(i, 3) + s.W_12(i) * s.Ri(i, 4) + s.W_13(i) * s.Ri(i, 5);
  805. f_rhs(i + 2 * s.f_n) = s.W_11(i) * s.Ri(i, 6) + s.W_12(i) * s.Ri(i, 7) + s.W_13(i) * s.Ri(i, 8);
  806. f_rhs(i + 3 * s.f_n) = s.W_21(i) * s.Ri(i, 0) + s.W_22(i) * s.Ri(i, 1) + s.W_23(i) * s.Ri(i, 2);
  807. f_rhs(i + 4 * s.f_n) = s.W_21(i) * s.Ri(i, 3) + s.W_22(i) * s.Ri(i, 4) + s.W_23(i) * s.Ri(i, 5);
  808. f_rhs(i + 5 * s.f_n) = s.W_21(i) * s.Ri(i, 6) + s.W_22(i) * s.Ri(i, 7) + s.W_23(i) * s.Ri(i, 8);
  809. f_rhs(i + 6 * s.f_n) = s.W_31(i) * s.Ri(i, 0) + s.W_32(i) * s.Ri(i, 1) + s.W_33(i) * s.Ri(i, 2);
  810. f_rhs(i + 7 * s.f_n) = s.W_31(i) * s.Ri(i, 3) + s.W_32(i) * s.Ri(i, 4) + s.W_33(i) * s.Ri(i, 5);
  811. f_rhs(i + 8 * s.f_n) = s.W_31(i) * s.Ri(i, 6) + s.W_32(i) * s.Ri(i, 7) + s.W_33(i) * s.Ri(i, 8);
  812. }
  813. }
  814. Eigen::VectorXd uv_flat(s.dim *s.v_n);
  815. for (int i = 0; i < s.dim; i++)
  816. for (int j = 0; j < s.v_n; j++)
  817. uv_flat(s.v_n * i + j) = s.V_o(j, i);
  818. s.rhs = (At * s.WGL_M.asDiagonal() * f_rhs + s.proximal_p * uv_flat);
  819. }
  820. }
  821. }
  822. /// Slim Implementation
  823. IGL_INLINE void igl::slim_precompute(
  824. const Eigen::MatrixXd &V,
  825. const Eigen::MatrixXi &F,
  826. const Eigen::MatrixXd &V_init,
  827. SLIMData &data,
  828. SLIMData::SLIM_ENERGY slim_energy,
  829. Eigen::VectorXi &b,
  830. Eigen::MatrixXd &bc,
  831. double soft_p)
  832. {
  833. data.V = V;
  834. data.F = F;
  835. data.V_o = V_init;
  836. data.v_num = V.rows();
  837. data.f_num = F.rows();
  838. data.slim_energy = slim_energy;
  839. data.b = b;
  840. data.bc = bc;
  841. data.soft_const_p = soft_p;
  842. data.proximal_p = 0.0001;
  843. igl::doublearea(V, F, data.M);
  844. data.M /= 2.;
  845. data.mesh_area = data.M.sum();
  846. data.mesh_improvement_3d = false; // whether to use a jacobian derived from a real mesh or an abstract regular mesh (used for mesh improvement)
  847. data.exp_factor = 1.0; // param used only for exponential energies (e.g exponential symmetric dirichlet)
  848. assert (F.cols() == 3 || F.cols() == 4);
  849. igl::slim::pre_calc(data);
  850. data.energy = igl::slim::compute_energy(data,data.V_o) / data.mesh_area;
  851. }
  852. IGL_INLINE Eigen::MatrixXd igl::slim_solve(SLIMData &data, int iter_num)
  853. {
  854. for (int i = 0; i < iter_num; i++)
  855. {
  856. Eigen::MatrixXd dest_res;
  857. dest_res = data.V_o;
  858. // Solve Weighted Proxy
  859. igl::slim::update_weights_and_closest_rotations(data,data.V, data.F, dest_res);
  860. igl::slim::solve_weighted_arap(data,data.V, data.F, dest_res, data.b, data.bc);
  861. double old_energy = data.energy;
  862. std::function<double(Eigen::MatrixXd &)> compute_energy = [&](
  863. Eigen::MatrixXd &aaa) { return igl::slim::compute_energy(data,aaa); };
  864. data.energy = igl::flip_avoiding_line_search(data.F, data.V_o, dest_res, compute_energy,
  865. data.energy * data.mesh_area) / data.mesh_area;
  866. }
  867. return data.V_o;
  868. }
  869. #ifdef IGL_STATIC_LIBRARY
  870. // Explicit template instantiation
  871. #endif