BambuStudio学习笔记：AABBTreeIndirect-优快云博客

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/zzzkk2009/article/details/147115303

# AABBTreeIndirect 类详解

## 目录
1. [全面概述](#全面概述)  
2. [核心数据结构](#核心数据结构)  
3. [关键成员函数](#关键成员函数)  
4. [算法实现细节](#算法实现细节)  
5. [应用场景](#应用场景)  

---

## <a id="全面概述"></a>一、全面概述

`AABBTreeIndirect` 是一个**基于隐式平衡AABB树的高性能空间查询库**，专为处理大规模三维/二维几何数据设计。核心功能包括：

- **快速射线碰撞检测**：支持单点/多点命中查询
- **最近点搜索**：高效计算点到模型表面的最短距离
- **空间范围查询**：快速检索包围盒相交或包含的几何元素
- **多精度支持**：模板化实现兼容float/double精度
- **内存优化**：采用紧凑存储结构，减少缓存失效

适用于3D打印切片、物理引擎碰撞检测、CAD模型分析等场景。

---

## <a id="核心数据结构"></a>二、核心数据结构

### 1. Tree 模板类
```cpp
template<int ANumDimensions, typename ACoordType>
class Tree

模板参数：
- ANumDimensions：空间维度(2/3)
- ACoordType：坐标类型(float/double)

成员变量

变量名	类型	作用描述
`m_nodes`	`std::vector<Node>`	平衡树节点存储池

Node 结构体

struct Node {
    size_t idx;       // 实体索引(npos=无效, inner=内部节点)
    BoundingBox bbox; // 包含epsilon的包围盒
};

状态判断方法：
- is_valid(): 是否为有效节点
- is_inner(): 是否为内部节点
- is_leaf(): 是否为叶子节点

2. BoundingBoxWrapper

class BoundingBoxWrapper {
    BoundingBox m_bbox; // 带SCALED_EPSILON膨胀的包围盒
    size_t m_idx;       // 原始数据索引
}

作用：将Slic3r的BoundingBox适配到Eigen格式

三、关键成员函数

1. 树构建

template<typename SourceNode>
void build(std::vector<SourceNode> &&input)

流程：
1. 预分配完整二叉树内存 (next_highest_power_of_2)
2. 递归分区构建平衡树
3. 使用QuickSelect算法进行中值分割

2. 射线查询

bool intersect_ray_first_hit(...)

参数：
- origin: 射线起点
- dir: 归一化方向向量
- hit: 输出首个命中结果
实现：
- 基于ray_box_intersect_invdir快速排除
- 使用Möller-Trumbore算法进行三角面相交测试

3. 最近点搜索

Scalar squared_distance_to_indexed_triangle_set(...)

算法：
1. 遍历AABB树排除远距离节点
2. 使用Ericson的最近点投影算法
3. 动态维护最小距离剪枝

4. 空间遍历

template<typename Predicate, typename Fn>
void traverse(const Tree&, Predicate&&, Fn&&)

谓词示例：
- intersecting(bbox): 包围盒相交
- within(bbox): 完全包含
用途：批量检索满足空间关系的几何元素

四、算法实现细节

1. 射线-包围盒相交测试

ray_box_intersect_invdir()

优化：利用方向倒数预处理
原理：基于"Akenine-Möller"算法，复杂度O(1)

2. 三角形快速分区

partition_input()

策略：
- 三数取中法选择pivot
- 双指针交替扫描实现O(n)分区

3. 隐式平衡树结构

寻址规则：
- 左子节点：2*idx+1
- 右子节点：2*idx+2
优势：省去指针存储，提升缓存命中率

五、应用场景

1. 支撑结构生成

// 检测喷嘴与模型的碰撞
igl::Hit hit;
if(intersect_ray_first_hit(model_tree, nozzle_tip, down_dir, hit)) {
    adjust_nozzle_height(hit.t);
}

2. 模型误差检测

// 查找间距过小的表面
vector<size_t> close_faces = all_triangles_in_radius(
    model, tree, probe_point, (0.2*0.2));
if(!close_faces.empty()) {
    flag_as_overlapping(close_faces);
}

3. 三维拾取交互

// 鼠标点击选择面片
traverse(model_tree, intersecting(click_ray), [](const Node& node){
    if(auto hit = test_triangle_intersect(node.idx))
        select_face(hit.face_id);
});