signed-heat-3d：项目核心功能/场景

signed-heat-3d：项目核心功能/场景

signed-heat-3d 项目地址: https://gitcode.com/gh_mirrors/si/signed-heat-3d

项目介绍

在现代计算机图形学中，如何高效地计算三维空间中任意点到三角网格、多边形网格或点云的带符号距离，是一个关键的问题。signed-heat-3d项目提供了一个基于带符号热方法的解决方案，该方案不仅适用于常规的三维体域，还无需对输入数据做出过多假设，只需保证其方向一致即可。本项目由Nicole Feng和Keenan Crane共同开发，并在SIGGRAPH 2024上展示。

项目技术分析

signed-heat-3d项目基于一种名为“带符号热方法(Signed Heat Method, SHM)”的算法，用于计算广义的带符号距离。该方法的核心是利用热方程的扩散特性，通过在背景四面体网格或网格上求解，实现对输入几何形状的带符号距离场的计算。

项目使用了一系列开源库和工具，包括用于网格计算的geometry-central，用于四面体网格生成的Tetgen，用于可视化的Polyscope，以及用于Marching Tetrahedra实现的libigl。这些依赖项作为git子模块被集成，使用时可以直接从项目仓库中克隆。

项目及技术应用场景

signed-heat-3d项目的主要应用场景包括但不限于计算机图形学、几何处理和物理模拟。以下是几个具体的应用案例：

1. 三维模型处理：在三维模型处理中，带符号距离场可以用于许多任务，如碰撞检测、形状变换、模型简化等。
2. 物理模拟：在物理模拟领域，带符号距离场可以帮助计算流体动力学和固体力学中的边界条件。
3. 计算机视觉：在计算机视觉中，带符号距离场可以用于三维形状的识别和分析。

项目特点

开放的文件格式支持

signed-heat-3d支持多种常见的网格文件格式，包括obj、ply、off和stl，使得用户可以轻松地导入不同的模型。

强大的算法鲁棒性

该算法对于输入几何形状的自交、孔洞和噪声具有很好的鲁棒性，并且可以处理一定数量的不连续法线方向。

灵活的命令行参数

用户可以通过命令行参数来控制求解过程，包括选择求解背景网格、设置网格间距、开启详细输出、选择是否使用GUI界面等。

性能优化

尽管当前实现中没有应用任何加速技术，但项目设计考虑了未来可能的性能优化方向，如通过并行计算和循环优化提高效率。

丰富的输出功能

使用Polyscope可视化工具，用户可以在域内部检查解决方案，添加切片平面，绘制等高线，并导出等值面为OBJ文件。

总结

signed-heat-3d项目以其独特的算法和应用场景，为三维空间带符号距离场的计算提供了一个有效的解决方案。无论是对于学术研究还是工业应用，该项目都具有很高的实用价值和潜力。我们强烈推荐对三维模型处理和几何计算感兴趣的开发者和研究人员尝试使用这个开源项目。

signed-heat-3d 项目地址: https://gitcode.com/gh_mirrors/si/signed-heat-3d