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AnyImage/openspec/changes/archive/2026-09-17-use-tangle-cutout-meshing/design.md
nan 076a8c90f1 Add specifications for two-times upscale and unified depth plane features
- Introduced the two-times upscale specification detailing requirements for unified output, fixed model presets, arbitrary dimensions, and consistent job behavior.
- Added scenarios for existing models, repeated upscale, and handling of alpha preservation.
- Created the unified depth plane specification outlining geometry modes, stable interface, and asset evaluation.
- Defined scenarios for mode switching, relief and camera preservation, and validation of delivered assets.
2026-09-17 17:19:05 +08:00

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## Context
当前 Fine Outline 使用轮廓近似、内部支撑、自由点松弛和 Blender CDT,再通过 `support_flat_regions` 拆分边界弦及扇形补面;普通模式在 `cutout_domain` 中采用另一套三角化及 `refine_balloon_triangles`。两条最终建网路径需要统一,减少质量细化后的再次碎分。
临时实验采用相同轮廓、延伸中线和 10°目标,Tangle 的鱼/甲虫分别为 2797/655 面,Triangle 为 2529/605 面;Tangle 的六张样例均通过面积、孔洞数、中线覆盖和非退化检查。这些是外部 Python 实验,尚不能替代 Blender 验收。实验保留全部有效孔洞,因此新增微孔策略需要独立验证。
现有世界 Edge Length 与相对下限已完成,所有几何尺度沿用其有效间距 h。早期变化中的 Mesh Detail 档位描述以该世界边长行为为准。
## Goals / Non-Goals
**Goals:** 在统一基础网格中保持轮廓、有效孔洞和细分支内部支撑,控制普通区域密度,使用可随 Blender 分发的纯 Python 后端。
**Non-Goals:** 本次不新增算法选择器、纯平面专用算法或 C++ 二进制,保留现有高度算法。
## Decisions
### 1. 随包分发固定版本的 Tangle Python 源码
第三方实现放在 `src/anyimage/operators/cutout_tool/tangle.py`,MIT 文本放在现有 `src/anyimage/licenses/`。实施时固定上游提交及源码哈希,记录来源与必要本地改动,避免跟随浮动 master。实验版本标识为 0.4.18,实际分发以核验的提交为准。
将数值调用整理为内存输入输出:点、带身份的约束边、孔内种子、质量参数,返回顶点、三角面和约束来源。保留上游算法结构,业务预处理和验证由 Cutout 网格模块负责。调用不依赖命令行参数、临时 `.poly` 文件或额外 Python 进程;隔离 Decimal 精度、模块状态和退出处理,重复调用互不影响。优先使用已有标准库功能,Tangle 本身不新增第三方包。
### 2. Fine Outline 决定建网区域与轮廓精度
从当前 Alpha Threshold 和 Selection 得到前景,沿用极小独立前景分量清理规则。先按世界平面度量确定有效 h,再做孔洞策略,之后重新提取组件与轮廓:
| 模式 | 内部封闭孔洞 | 外轮廓 | 支撑依据 |
|---|---|---|---|
| 开启 | 保留有效孔洞,填充微孔 | 随 h 保留精细形状 | 微孔处理后的区域 |
| 关闭 | 全部填充 | 随 h 平滑、概括 | 填孔及轮廓概括后的区域 |
微孔初始规则采用双条件:世界平面中的包围盒最长边 ≤ 0.25h,且面积 ≤ 0.04h²,才填充。长而窄的孔保留;0.9h 的孔不会因略小于 h 被移除。实施中先按此保守规则建立边界用例,真实图只用于校准与记录,不依赖其像素尺寸定义阈值。填孔后重建拓扑,处理孔中岛合并,避免重复面。
几何填孔不改写图片或材质 Alpha。背景连通的凹口不是封闭孔洞,仍参与外轮廓。简化后的最终轮廓必须通过有效性检查,内部支撑直接来自最终网格。
### 3. 质量网格按需补足内部支撑
输入 PSLG 仅包含最终轮廓约束,在与 h 关联的归一化坐标中合并重合点、分割点落边并保留约束身份。各组件以辅助三角化的最大面中心作为初始内部点,孔内种子必须位于对应孔内。像素角自接触处按相邻边长的 1/8 分离,消除零宽连接;简化结果重新验证,保留有效孔洞。
Tangle 使用 10°目标最小角和最大面积 √3/4 × h²。完成面积、孔洞、组件和边界约束校验后,给两端都在边界上的内部边添加共享中点,并一致拆分相邻面;只有孤立全边界三角形需要补重心。已有内部支撑的区域保持原网格。此操作单次完成,新增点数受组件累计顶点上限约束,不重新进行全局三角化。
局部拆分保持轮廓、面积和面朝向,形成细分支到主体的连续内部支撑。它可能降低部分三角形最小角,10°作为基础三角化目标,最终角度与凸起效果共同验收。删除不再使用的中线图、宽度距离场和路径约束处理;辅助 Blender CDT 用于初始点和孔种子。
低分辨率深度投影可能将相邻轮廓采样映射到同一点。深度 Cutout 在投影和平滑后,以平均边长的百万分之一合并已连接重合点,再求壳体厚度,避免数值退化面翻转法线。节点资产与实际求值测试同步验证。
### 4. 验收同时覆盖平面几何和高度
- 自动化用例使用可再生的合成多孔形状、弯曲细腿、尖角、孔中岛和点落边约束,避免测试依赖用户临时图片。
- 最终网格验证面积、孔洞及组件数量、非退化面、轮廓覆盖;细分支到主体的内部网格边连续连接,内部支撑高度为有限正值。
- 六张用户图用于本地视觉和性能复核,重点比较鱼的多孔区域、甲虫上角到根部及细腿。报告面数、低于 10°占比、小面面积占比、压平面积与位置、耗时,不要求三角面索引或面数与实验逐项相同。
- 分别验证 Fine Outline 两种模式及世界缩放、非均匀缩放、分辨率和透明画布变化。关闭模式使用填孔后的期望拓扑。
- 在项目支持的 Blender 环境中验证源码导入、重复数值调用、基础网格创建与同步/AI 返回路径;包括现有分发覆盖的 Python 3.11/3.13 环境。缺少其中环境时明确记录,不以外部解释器验证代替。
## Risks / Trade-offs
- 纯 Python 在密集输入上变慢 → 用预热与重复测量分别记录三角化、完整建网与 Blender 创建;对大规模多孔输入实现确定的迭代/顶点资源上限和明确失败结果,不静默降级。
- 上游命令行实现含进程级状态 → 在数值接口测试 Decimal 上下文、错误退出、重复调用与失败后恢复。
- 孔洞密集或边界尖角仍要求小面 → 保守微孔策略和质量统计共同控制,避免为了禁止短边破坏主体。
- 局部支撑拆分降低部分面角度 → 复核最终角度和粗网格凸起效果。
- 六张图覆盖有限 → 合成回归、Blender 实测与高复杂度资源测试共同验收。
## Migration Plan
先固定后端与数值接口,再接入统一区域、中线及三角化,最后清理旧调用。检查源码和许可被现有打包规则收录;仅在实际改变依赖元数据时同步相关清单。运行相关测试,不构建扩展包或同步其他说明文档。若验收失败,在当前实现阶段修复;已集成变更的回退使用版本控制恢复整个变更,不保留运行时旧算法分支。