茂之钳
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# ViewDesignEngine — 高性能 CAD 计算几何引擎
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C++17 全栈计算几何引擎。从底层数学工具到 B-Rep 拓扑建模、SDF 隐式建模、可微分几何、工业格式互操作，一条龙覆盖。
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[](https://git.hdtime.space/ViewDesignEngine/ViewDesignEngine/actions)
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[](tests/)
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[](CHANGELOG.md)
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[](CMakeLists.txt)
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[](pyproject.toml)
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## 快速开始
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### C++ 构建
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```bash
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# Docker 构建环境（推荐）
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docker exec vde-builder bash -c "cd /ws/ViewDesignEngine && cmake -B build && cmake --build build -j\$(nproc)"
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# 本地构建
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cmake -B build -DCMAKE_BUILD_TYPE=Release
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cmake --build build -j$(nproc)
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# 运行测试
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cd build && ctest --output-on-failure
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# 运行示例
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./build/examples/07_pipeline/pipeline_demo # SDF → GLB 全流程
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```
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**依赖**: CMake ≥ 3.16, C++17, Eigen 3, GoogleTest（自动下载）
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### Python 安装
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```bash
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# 从源码安装（推荐）
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pip install .
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# 开发模式（可编辑安装）
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pip install -e .
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# 仅 CMake 构建（不安装到 site-packages）
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cmake -B build_py -DVDE_BUILD_PYTHON=ON -DCMAKE_BUILD_TYPE=Release
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cmake --build build_py -j$(nproc)
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# 测试导入
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PYTHONPATH=build_py/python python3 -c "import vde; print(vde.__version__)"
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```
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**Python 依赖**: CMake ≥ 3.16, C++17, Eigen 3（自动下载）, pybind11 ≥ 2.10
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## 模块总览
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| 模块 | 命名空间 | 关键能力 |
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| `foundation` | `vde::foundation` | 数学类型、公差、精确谓词、STL/OBJ/PLY/GLTF(F/GLB) 读写 |
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| `core` | `vde::core` | 多边形、Voronoi、凸包、ICP、距离计算 |
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| `curves` | `vde::curves` | Bézier / B-Spline / NURBS 曲线曲面、自适应细分 |
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| `mesh` | `vde::mesh` | 半边网格、Delaunay 2D/3D、QEM 简化、平滑、Marching Cubes、测地线、网格布尔 |
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| `spatial` | `vde::spatial` | BVH (SAH)、Octree、KD-Tree、R-Tree (STR) |
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| `boolean` | `vde::boolean` | 2D Sutherland-Hodgman、3D 网格布尔、多边形偏移 |
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| `collision` | `vde::collision` | GJK/EPA、SAT、射线-三角形、三角交线 |
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| `brep` | `vde::brep` | 边界表示 (B-Rep) 拓扑建模、布尔运算、验证 |
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| `sdf` | `vde::sdf` | 15+ 隐式图元、CSG 树、自动微分、梯度优化、SDF → Mesh |
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| `sketch` | `vde::sketch` | 2D 草图约束求解器 |
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| `capi` | `vde::capi` | C API，跨语言互操作 |
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## 格式支持
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| 格式 | 导入 | 导出 | 说明 |
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| STEP (AP203/214) | ✅ | ✅ | 工业 CAD 交换标准 |
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| IGES (5.3) | ✅ | ✅ | 传统制造业格式 |
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| glTF 2.0 / GLB | — | ✅ | 实时 3D / Web 查看 |
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| STL | — | ✅ | 3D 打印 |
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| OBJ | — | ✅ | 通用网格 |
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| PLY | — | ✅ | 点云/网格 |
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## 特色功能
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### 🔮 SDF 隐式建模
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```cpp
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#include <vde/sdf/sdf_primitives.h>
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#include <vde/sdf/sdf_operations.h>
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#include <vde/sdf/sdf_tree.h>
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// 光滑并集
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auto shape = SdfNode::smooth_union(
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SdfNode::sphere(1.5),
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SdfNode::box(Point3D(1, 1, 1)),
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0.3
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);
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double d = evaluate(shape, Point3D(0, 0, 0)); // SDF 值
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```
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### ⚡ 可微分几何 + torch 集成
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```cpp
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#include <vde/sdf/sdf_gradient.h>
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#include <vde/sdf/sdf_optimize.h>
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// 拟合 SDF 到点云
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auto sphere = SdfNode::sphere(1.0);
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auto result = fit_to_point_cloud(sphere, point_cloud, 0.01, 100);
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// result.optimized_shape → 优化后的形状
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```
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### 🔧 B-Rep 工业建模
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```cpp
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#include <vde/brep/modeling.h>
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#include <vde/brep/brep_boolean.h>
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auto box = make_box(2, 2, 2);
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auto shelled = shell(box, -1, 0.15); // 抽壳
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auto filleted = fillet(box, 0, 0.3); // 倒圆
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auto result = brep_union(a, b); // 布尔并
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```
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## 代码示例
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完整示例见 [`examples/`](examples/)：
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- `01_hello_triangle` — 基础几何
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- `02_bezier` — 曲线求值
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- `03_mesh` — 网格操作
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- `04_delaunay` — 三角剖分
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- `05_boolean` — 布尔运算
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- `06_collision` — 碰撞检测
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- `07_pipeline` — **SDF → Mesh → GLB 完整管线**
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## 测试
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| 类别 | 测试数 | 状态 |
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|------|--------|------|
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| 核心 + 曲线 + 网格 + 空间 + 碰撞 | ~120 | ✅ |
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| B-Rep 建模 + 验证 | ~70 | ✅ |
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| STEP 导入/导出 | 31 | ✅ |
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| IGES 导入/导出 | 39 | ✅ |
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| SDF 隐式建模 | 189 | ✅ |
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| 可微分几何 | 76 | ✅ |
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| GLTF/GLB 导出 | 6 | ✅ |
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| 草图约束 | — | ✅ |
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| **合计** | **~476** | **100%** |
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## 工程指标
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- **语言**: C++17，零外部运行时依赖（仅 header-only Eigen + GTest）
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- **测试**: 500+ 用例，100% 通过
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- **编译**: GCC 11+ / Clang 16+，零错误零警告
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- **格式支持**: STEP、IGES、glTF/GLB、STL、OBJ、PLY
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## 文档
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- [开发计划](docs/00-开发计划.md) — 版本规划 + Sprint 划分
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- [v3.1 计划](docs/10-v3.1-开发计划.md) — 下一阶段路线图
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- [CHANGELOG](CHANGELOG.md) — 版本历史
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- [构建指南](docs/06-部署维护/01-构建指南.md)
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## 许可证
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Apache License 2.0 — 详见 [LICENSE](LICENSE)
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