包围盒层次结构 — 三角形网格加速结构更多...

#include <bvh.h>

类 vde::spatial::BVH 继承关系图:

vde::spatial::BVH 的协作图:

类
struct	HitResult
	射线最近命中查询结果更多...

Public 成员函数
	BVH (const BVHBuildOptions &opts={})
	构造 BVH 并指定构建选项更多...

void	build (const std::vector< Triangle3D > &tris) override
	清除已有数据并重建 BVH 更多...

void	insert (const Triangle3D &tri) override
	插入单个三角形更多...

bool	remove (const Triangle3D &tri) override
	删除三角形更多...

std::vector< Triangle3D >	query_range (const AABB3D &range) const override
	AABB 范围查询更多...

std::vector< Triangle3D >	query_knn (const Point3D &point, size_t k) const override
	K 近邻查询更多...

std::vector< Triangle3D >	query_ray (const Ray3Dd &ray) const override
	射线查询：返回所有命中的三角形更多...

void	clear () override
	清空 BVH 树和所有三角形更多...

size_t	size () const override
	三角形数量更多...

std::optional< HitResult >	query_ray_nearest (const Ray3Dd &ray) const
	射线最近命中查询更多...

Public 成员函数继承自 vde::spatial::SpatialIndex< Triangle3D >
virtual	~SpatialIndex ()=default

详细描述

包围盒层次结构 — 三角形网格加速结构

BVH 将三角形集合递归划分为嵌套的包围盒树。每个内部节点存储其子节点包围盒的并集，叶节点包含不超过 leaf_size 个三角形的引用。

构建时间复杂度 O(n log n)，空间 O(n)。单条射线查询 O(log n)，最近命中 O(log n)。

三种分裂策略：

Middle: 沿最长轴按包围盒中点一分为二，构建最快但质量一般
Equal: 按三角形数量平分，适合均匀分布
SAH: 最小化随机射线命中成本期望，构建慢但查询最快（默认）

BVH bvh(BVHBuildOptions{ .strategy = BVHSplitStrategy::SAH, .leaf_size = 8 });
bvh.build(triangles);
auto hit = bvh.query_ray_nearest(ray);
auto near = bvh.query_knn(p, 10);

参见: SpatialIndex, Octree, KDTree, RTree

在文件 bvh.h 第 70 行定义.

构造及析构函数说明

◆ BVH()

vde::spatial::BVH::BVH ( const BVHBuildOptions & opts = {} )

inlineexplicit

构造 BVH 并指定构建选项

参数

opts	构建选项（分裂策略、叶节点大小、最大深度）

在文件 bvh.h 第 77 行定义.

成员函数说明

◆ build()

void vde::spatial::BVH::build ( const std::vector< Triangle3D > & tris )

overridevirtual

清除已有数据并重建 BVH

使用 SAH（或指定策略）自顶向下递归构建。构建复杂度 O(n log n)。

参数

tris 三角形数组

实现了 vde::spatial::SpatialIndex< Triangle3D >.

◆ clear()

void vde::spatial::BVH::clear ( )

overridevirtual

清空 BVH 树和所有三角形

实现了 vde::spatial::SpatialIndex< Triangle3D >.

◆ insert()

void vde::spatial::BVH::insert ( const Triangle3D & tri )

overridevirtual

插入单个三角形

当前实现：加入图元列表后全量重建。如需增量插入，建议使用 RTree。

参数

tri 要插入的三角形

实现了 vde::spatial::SpatialIndex< Triangle3D >.

◆ query_knn()

std::vector<Triangle3D> vde::spatial::BVH::query_knn	(	const Point3D &	point,
		size_t	k
	)		const

overridevirtual

K 近邻查询

使用最小堆遍历 BVH，按包围盒距离剪枝。

参数

point	查询点
k	返回数量

返回: 最近的 k 个三角形

实现了 vde::spatial::SpatialIndex< Triangle3D >.

◆ query_range()

std::vector<Triangle3D> vde::spatial::BVH::query_range ( const AABB3D & range ) const

overridevirtual

AABB 范围查询

遍历与 range 相交的 BVH 节点，收集叶节点中重叠的三角形。复杂度 O(log n + k)，k 为结果数量。

参数

range 查询包围盒

返回: 与 range 相交的三角形列表

实现了 vde::spatial::SpatialIndex< Triangle3D >.

◆ query_ray()

std::vector<Triangle3D> vde::spatial::BVH::query_ray ( const Ray3Dd & ray ) const

overridevirtual

射线查询：返回所有命中的三角形

深度优先遍历，收集所有与射线相交的叶节点三角形。复杂度 O(log n + k)。

参数

ray 查询射线

返回: 按命中顺序排列的三角形列表

实现了 vde::spatial::SpatialIndex< Triangle3D >.

◆ query_ray_nearest()

std::optional<HitResult> vde::spatial::BVH::query_ray_nearest ( const Ray3Dd & ray ) const

射线最近命中查询

遍历 BVH，维护当前最近 t 值进行剪枝，返回射线方向上第一个命中的三角形。典型复杂度 O(log n)。

参数

ray 查询射线

返回: 最近命中结果（若无命中则返回空）

注解: 比 query_ray() 更高效，仅返回最近命中

if (auto hit = bvh.query_ray_nearest(ray)) {
    std::cout << "Hit at t=" << hit->t << ", point=" << hit->point << "\n";
}

◆ remove()

bool vde::spatial::BVH::remove ( const Triangle3D & tri )

overridevirtual

删除三角形

参数

tri 要删除的三角形

返回: 删除成功返回 true

实现了 vde::spatial::SpatialIndex< Triangle3D >.

◆ size()

size_t vde::spatial::BVH::size ( ) const

inlineoverridevirtual

三角形数量

返回: 当前索引的三角形总数

实现了 vde::spatial::SpatialIndex< Triangle3D >.

在文件 bvh.h 第 150 行定义.

该类的文档由以下文件生成:

include/vde/spatial/bvh.h

类

Public 成员函数

详细描述

构造及析构函数说明

◆ BVH()

成员函数说明

◆ build()

◆ clear()

◆ insert()

◆ query_knn()

◆ query_range()

◆ query_ray()

◆ query_ray_nearest()

◆ remove()

◆ size()