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ViewDesignEngine/include/vde/brep/ssi_boolean.h
T

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4.3 KiB
C++
Raw Normal View History

#pragma once
/**
* @file ssi_boolean.h
* @brief 基于曲面-曲面求交 (SSI) 的 B-Rep 布尔运算
*
* 这是 B-Rep 布尔运算的完整 SSI 管线实现,与 brep_boolean.h
* 中基于平面切割的旧实现并存。SSI 方法使用精确的曲面交线来
* 分割和分类面,从而获得更高质量的布尔结果。
*
* ## SSI 管线 (4 步)
*
* 1. **SSI 计算** — 对所有面对并行计算曲面交线
* 2. **面分割** — 用交线分割面,生成 TrimmedSurface 片段
* 3. **分类** — 射线投射分类每个面片段为 IN/OUT/ON
* 4. **缝合** — 缝合保留的面片段,调用 heal_orientation
*
* ## 精确谓词
*
* 分类阶段集成 GMP 精确谓词 (exact_orient3d, exact_point_in_polyhedron)
* 使用自适应精度:先 double,不确定时自动升级到 GMP。
*
* @ingroup brep
*/
#include "vde/brep/brep.h"
#include <chrono>
#include <string>
#include <vector>
namespace vde::brep {
// ═══════════════════════════════════════════════════════════
// SSI 布尔运算结果
// ═══════════════════════════════════════════════════════════
/**
* @brief SSI 布尔运算的诊断结果
*
* 包含运算过程中的统计信息和诊断数据。
*/
struct SSIBooleanResult {
BrepModel result; ///< 运算结果模型
// ── 诊断信息 ──
int num_ssi_curves = 0; ///< 计算的曲面交线总数
int num_fragments = 0; ///< 生成的面片段总数
int num_classified_in = 0; ///< 分类为 IN 的片段数
int num_classified_out = 0; ///< 分类为 OUT 的片段数
int num_classified_on = 0; ///< 分类为 ON 的片段数
int num_kept = 0; ///< 最终保留的片段数
int num_exact_upgrades = 0; ///< 升级到 GMP 精确谓词的次数
double ssi_time_ms = 0.0; ///< SSI 计算耗时 (ms)
double split_time_ms = 0.0; ///< 面分割耗时 (ms)
double classify_time_ms = 0.0; ///< 分类耗时 (ms)
double sew_time_ms = 0.0; ///< 缝合耗时 (ms)
std::string error_message; ///< 错误信息(空表示成功)
/// 总耗时 (ms)
[[nodiscard]] double total_time_ms() const {
return ssi_time_ms + split_time_ms + classify_time_ms + sew_time_ms;
}
};
// ═══════════════════════════════════════════════════════════
// SSI 布尔运算 API
// ═══════════════════════════════════════════════════════════
/**
* @brief SSI 布尔并集: A B
*
* 合并两个 B-Rep 实体为一个。完整的 SSI 管线:
* 1. 并行计算所有面对之间的曲面交线
* 2. 用交线分割面生成面片段
* 3. 射线投射 + 精确谓词分类每个面片段
* 4. 缝合保留的面片段并统一方向
*
* @param a 第一个 B-Rep 实体
* @param b 第二个 B-Rep 实体
* @return SSIBooleanResult 含结果模型和诊断信息
*
* @code{.cpp}
* auto box = make_box(2, 2, 2);
* auto sphere = make_sphere(1.5);
* auto r = ssi_boolean_union(box, sphere);
* if (r.error_message.empty()) {
* // r.result 是有效的 B-Rep 模型
* }
* @endcode
*/
[[nodiscard]] SSIBooleanResult ssi_boolean_union(
const BrepModel& a, const BrepModel& b);
/**
* @brief SSI 布尔交集: A ∩ B
*
* 保留两个实体共有的区域。
*
* @param a 第一个 B-Rep 实体
* @param b 第二个 B-Rep 实体
* @return SSIBooleanResult 含结果模型和诊断信息
*/
[[nodiscard]] SSIBooleanResult ssi_boolean_intersection(
const BrepModel& a, const BrepModel& b);
/**
* @brief SSI 布尔差集: A \ B
*
* 从 A 中减去 B 所占据的区域。
*
* @param a 被减实体 A
* @param b 减去实体 B
* @return SSIBooleanResult 含结果模型和诊断信息
*/
[[nodiscard]] SSIBooleanResult ssi_boolean_difference(
const BrepModel& a, const BrepModel& b);
} // namespace vde::brep