茂之钳
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3.8 KiB
C++
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#pragma once
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/**
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* @file brep_validate.h
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* @brief B-Rep 模型综合验证
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*
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* 对 BrepModel 进行完整性、水密性和拓扑一致性检查。
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* 在生产环境中，验证应在布尔运算、文件导入/导出前后执行。
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* ## 验证项
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*
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* | 检查项 | 字段 | 通过标准 |
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* |--------------------------|-------------------------|-------------------|
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* | 水密性 (watertightness) | watertightness | 1.0 (每条边恰好 2 个面) |
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* | 无自交 | self_intersection_free | 1.0 |
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* | 流形性 | non_manifold_edges | 0 |
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* | 无悬挂边 | dangling_edges | 0 |
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* | 方向一致性 | inconsistent_orientations | 0 |
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* | 边的尺寸 | min/max_edge_length | min > 容差 |
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*
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* @ingroup brep
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*/
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#include "vde/brep/brep.h"
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#include <vector>
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#include <string>
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#include <limits>
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namespace vde::brep {
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/**
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* @brief B-Rep 模型的综合验证结果
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* 包含所有检查项的详细报告，用于诊断和修复几何问题。
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*
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* ## 结果解读
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* - `valid == true`: 模型通过所有严格检查，可用于布尔运算和生产用途
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* - `valid == false`: 存在一个或多个问题，参见 errors 列表了解详情
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* - `warnings` 中的内容不影响 valid 判定，但值得关注（如边过长等）
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*/
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struct ValidationResult {
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/** @brief 是否通过所有必要检查 */
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bool valid = true;
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/** @brief 错误信息列表（导致 valid = false） */
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std::vector<std::string> errors;
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/** @brief 警告信息列表（不影响 valid） */
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std::vector<std::string> warnings;
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/** @brief 水密性比率：恰好有 2 个相邻面的边的比例（1.0 = 完美水密） */
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double watertightness = 1.0;
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/** @brief 无自交比率：不与其他面内部相交的面对比例（1.0 = 无自交） */
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double self_intersection_free = 1.0;
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/** @brief 最短边的长度（用于检测退化边） */
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double min_edge_length = std::numeric_limits<double>::max();
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/** @brief 最长边的长度（用于检测超长边） */
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double max_edge_length = 0.0;
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/** @brief 非流形边数（相邻面 ≠ 2 的边） */
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size_t non_manifold_edges = 0;
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/** @brief 悬挂边数（无相邻面的边） */
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size_t dangling_edges = 0;
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/** @brief 方向不一致的面数 */
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size_t inconsistent_orientations = 0;
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/** @brief 总边数 */
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size_t total_edges = 0;
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/** @brief 总面数 */
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size_t total_faces = 0;
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};
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/**
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* @brief 对 BrepModel 执行综合验证
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* 检查以下项：
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* 1. **基本完整性**: 顶点/边/面计数 > 0，ID 引用有效
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* 2. **水密性**: 每条边恰好有 2 个相邻面，构成封闭流形
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* 3. **方向一致性**: 相邻面的法向量方向一致（没有翻转的面）
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* 4. **自交检测**: 面片内部不相交（共享边除外）
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* 5. **边尺寸**: 无退化边（太短）或异常长边
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* 6. **壳闭合性**: 每个标记为 closed 的壳在几何上确实封闭
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*
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* @param body 待验证的 B-Rep 模型
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* @return ValidationResult 包含所有检查结果的详细报告
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* @note 自交检测是最昂贵的检查项（O(n²) 面对数），
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* 对于大模型（> 1000 面）可能需要较长时间。
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*
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* @code{.cpp}
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* auto result = validate(my_model);
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* if (!result.valid) {
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* for (auto& err : result.errors) {
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* std::cerr << "Error: " << err << std::endl;
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* }
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* }
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* if (result.watertightness < 0.99) {
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* std::cerr << "Model is not watertight!" << std::endl;
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* }
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* @endcode
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*
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* @see BrepModel::is_valid() 快速有效性检查（无详细报告）
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*/
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[[nodiscard]] ValidationResult validate(const BrepModel& body);
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} // namespace vde::brep
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