TriangleMeshDistance 项目使用教程

TriangleMeshDistance 项目使用教程

TriangleMeshDistance 项目地址: https://gitcode.com/gh_mirrors/tr/TriangleMeshDistance

1. 项目介绍

TriangleMeshDistance 是一个高效的 C++11 库，专门用于计算三角网格的带符号距离函数（Signed Distance Function, SDF）。该库以单头文件形式提供，使用简单且性能优越。它通过球形包围体积层次结构（BVH）加速距离计算，并使用 Bærentzen 和 Aanæs 在 2002 年提出的方法来确定距离的符号。

主要特点

• 单头文件：只需包含一个头文件即可使用。
• 高效计算：通过 BVH 加速距离计算。
• 符号距离：支持计算带符号的距离，适用于内外距离判断。
• C++11：兼容 C++11 标准。

2. 项目快速启动

环境准备

确保你的开发环境已经安装了 C++11 编译器。

安装步骤

1. 下载 TriangleMeshDistance 头文件。
2. 将头文件包含在你的项目中。

示例代码

以下是一个简单的使用示例，展示了如何初始化 TriangleMeshDistance 并计算点到三角网格的带符号距离。

#include "TriangleMeshDistance.h"
#include <iostream>
#include <vector>
#include <array>

int main() {
    // 定义网格顶点和三角形
    std::vector<std::array<double, 3>> vertices = {
        {0.0, 0.0, 0.0},
        {1.0, 0.0, 0.0},
        {0.0, 1.0, 0.0},
        {0.0, 0.0, 1.0}
    };

    std::vector<std::array<int, 3>> triangles = {
        {0, 1, 2},
        {0, 1, 3},
        {0, 2, 3},
        {1, 2, 3}
    };

    // 初始化 TriangleMeshDistance
    tmd::TriangleMeshDistance mesh_distance(vertices, triangles);

    // 查询点 (0.5, 0.5, 0.5) 的带符号距离
    tmd::Result result = mesh_distance.signed_distance({0.5, 0.5, 0.5});

    // 输出结果
    std::cout << "Signed distance: " << result.distance << std::endl;
    std::cout << "Nearest entity: " << result.nearest_entity << std::endl;
    std::cout << "Nearest triangle index: " << result.triangle_id << std::endl;
    std::cout << "Nearest point: " << result.nearest_point << std::endl;
    std::cout << "Nearest point barycentric coordinates: " << result.barycentric << std::endl;

    return 0;
}

3. 应用案例和最佳实践

应用案例

• 计算机图形学：用于生成和处理三维模型的带符号距离场（SDF）。
• 物理模拟：在物理引擎中用于碰撞检测和距离计算。
• 医学成像：用于处理和分析三维医学图像数据。

最佳实践

• 内存管理：由于 TriangleMeshDistance 会复制顶点和三角形数据，建议在处理大型网格时注意内存使用。
• 性能优化：对于大型网格，可以预先构建 BVH 以加速距离查询。

4. 典型生态项目

Discregrid

一个用于在盒形域上生成离散函数的静态 C++ 库，特别适用于离散化带符号距离场。

PBD

一个用于基于位置的动力学（Position-Based Dynamics）的 C++ 库，支持刚体、可变形体、布料和流体的物理模拟。

SPlisHSPlasH

一个用于使用平滑粒子流体动力学（Smoothed Particle Hydrodynamics, SPH）进行流体物理模拟的 C++ 库。

通过这些生态项目，TriangleMeshDistance 可以进一步扩展其在物理模拟、图形学和医学成像等领域的应用。

TriangleMeshDistance 项目地址: https://gitcode.com/gh_mirrors/tr/TriangleMeshDistance