最近开发 C++ 的程序在链接阶段发生了一个 LTO 相关的错误。链接时优化（Link Time Optimization, LTO） 是一种编译优化技术，旨在通过在链接阶段执行全程序优化来提升代码性能和减少二进制文件大小。其主要原理是在链接阶段而不是在编译阶段进行更高级的优化，允许跨文件的全局优化。LTO 的基本原理和过程是：

• 中间表示：在编译阶段，编译器将每个源文件编译为一种中间表示（如 LLVM bitcode），而不是直接生成目标代码。
• 全局优化：在链接阶段，链接器将所有中间表示文件合并，生成一个完整的程序表示。此时，优化器可以进行跨文件的全局优化，如函数内联、去除冗余代码和跨模块优化。
• 生成目标文件：优化完成后，链接器生成最终的可执行文件或库。

我遇到的错误信息中的管件一句是:

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attempt to add bitcode file after LTO (htons)

可以看到错误信息提示我们链接系统试图在 LTO 优化之后添加 bitcode。并且在后面的括号中链接器提到了一个符号 htons，这是来自 libc 库的一个符号。基于的 https://github.com/emscripten-core/emscripten/issues/16836 这个链接中的启发，我发现了一个 LTO 优化可能面临的普遍性问题。这个问题是 LTO 会尝试移除一些它认为不需要的符号从而减少编译出来的程序的体积，但是这个判断可能会不准确。它可能将一些实际会被使用的符号删除。为了解决这个问题，我们可以为链接器指定链接输入，强制保留指定的符号以避免错误的移除。针对我遇到的情况，为链接器加上 -Wl,-u,htons 的配置即可解决问题。

链接： https://dev.opencascade.org/doc/overview/html/occt_user_guides__visualization.html

1 Introduction

OCCT 中的可视化模块建立在下面的概念分离上：

• 一方面是： 用来存储你想要渲染以及交互的几何和拓扑数据；
• 另一方面是：上述对象的表示对象（presentation）和选择对象（selection）

表示对象由 Presentation 模块来管理，而选择对象则由 Selection 模块来管理；

Applicaiton Interactive Service (AIS) 正在提供应用 GUI 和这些组建之间的交互，使得这个过程能够更加直观和透明。AIS 模块使用 Interactive Object，即可交互对象来表示一个可显示，可选择实体。除非你需要进行深度定制，否则你一般不需要触及底层的表示与选择组件的对应对象；

如果你真的要进行深度定制， 你需要知道可表示对象和可选择对象的实现原理，具体而言，你需要知道应该实现那些虚函数。首先你需要了解一些更为基础的概念，包括 Sensitive Primitive 以及 Presentable Object。

以下这些包都参与了三维物体的渲染：

• AIS
• StdPrs
• Prs3d
• PrsMgr
• V3d
• Graphic3d

以上这些模块也适用于二维物体的渲染。

下面这张图显示了 Visualization 模块的一些重要的概念和组建之间的关系。“几何与拓扑”数据只是 AIS 可以处理的应用数据的一个例子，你可以根据实际应用的需要基于其他形式的数据来支持可视化。

2 基础概念

2.1 表示 · Presentation

表示模块的一个基础概念是，表示数据与他背后的几何拓扑数据是解耦的，这使得你可以在不改变一个图形的呈现形式的前提下修改图形数据。

2.1.1 表示的结构

要讲一个对象展示到屏幕上需要三类不同的对象的参与：

• 可表示对象，一般是 AIS_InteractiveObject
• Viewer
• 可交互上下文，即 AIS_InteractiveContext

接下来我们一一阐述。

2.1.2 可表示对象

可表示对象的主要目标是一 Graphic3d_Structure 的形式来提供一个对象的图形化表示数据。在初次展示请求时，可表示对象会调用合适的算法来创建这些结构数据。

StdPrs 和 Prs3d 报提供了标注的可视化算法。你也可以创建自己的算法实现，来创建对应的表示结构数据（来自 Graphic3d 包）。你也可以为单个可表示对象创建多个表示结构数据，每个对应一种显示模式。

每个需要被展示的对象都要是 presenable 的，或者是与一个可展示对象关联。

2.1.3 The Viewer

Viewer 允许以交互式的方式来操作对象。当你缩放、平移或者旋转视角时 Viewer 会操作可表示对象创建的 Graphic 结构数据，而不是直接操作应用的数据层对象。创建 Graphic3d 包中的定义的结构数据对象可以使得你能够直接应用 Viewer 提供的变换机制。

2.1.4 可交互上下文

可交互上下文为整个渲染过程提供了一些通用的高层 API。 当应用需要显示某个对象时，上下文会请求这一对象的表示数据结构，并发往 Viewer 进行渲染。

2.1.5 Presentation 相关包

Presentation 至少涉及到 AIS, PrsMgr, StdPrs 以及 V3d 等子包。如果你需要实现自己的渲染算法，你可能还需要涉及到 Prs3d 和 Graphic3d 这两个包；

• 标准可交互对象
  • AIS 包提供了一些具体的自烈性来实现 Interactive 对象（ presentable and selectable entities）；
  • PrsDim 提供了绘制标注和关系的可表示对象；
  • MeshVS 包提供了表示曲面的数据；
• 标准表示构造器（Presentation Builders）
  • Prs3d 包提供了即开即用的标准表示算法，可以用来处理一些简单的几何体，包括箭头，圆柱，球体等。它还丁你要了 Prs3d_Drawer 来来控制表示对象的属性，包括颜色，线型，厚度等；
  • StdPrs 包提供了对 B-rep 对象的即开即用的表示算法试下。这些表示算法包括 Shading、Wireframe、isolines 以及 hidden line removal 等；
  • DsgPrs 提供了用来展示标注、关系以及 XYZ 坐标盒（trihendrons）的工具；
• 选择服务（Selection Service）
  • Select3D，SelectBasics 以及 SelectMgr 实现了选择服务；
  • StdSelect 包提供了 B-rep 形状的选择构造器；
• Viewoer 管理由 V3d 包来负责；
• 底层接口
  • PrsMgr 包定义了一些可展示对象的基础接口和工具，它包含了实现展示过程所需要的所有类：抽象基类 PrsMgr_Presentation，PrsMgr_PresentableObject 以及 concrete 类 PrsMgr_PresentationManager
  • Graphic3d 包提供了底层的图形结构数据定义。这个包还提供了 Graphic3d_GraphicDriver，用于同底层图形 API（如 OpenGL）的沟通；

2.1.6 基本示例：如何显示一个 3D 对象

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Handle(V3d_Viewer) theViewer;
Handle(AIS_InteractiveContext) aContext = new AIS_InteractiveContext (theViewer);
 
BRepPrimAPI_MakeWedge aWedgeMaker (theWedgeDX, theWedgeDY, theWedgeDZ, theWedgeLtx);
TopoDS_Solid aShape = aWedgeMaker.Solid();
Handle(AIS_Shape) aShapePrs = new AIS_Shape (aShape); // creation of the presentable object
aContext->Display (aShapePrs, AIS_Shaded, 0, true);   // display the presentable object and redraw 3d viewer

我们通过 BRepPrimAPI_MakeWedge 工具类来创建了一个几何形状，然后调用 Display 进行展示，在 SDK 的内部，交互上下文会调用可表示对象（即 AIS_Shape） 的 Compute 方法来计算出渲染数据，并将数据转交给 Viewer。这个流程如下：

2.2 选择 · Selection

标准的 OCCT 选择算法由两个部分组成：静态和动态。动态选择会导致数据在经过对应的对象上方时被高亮，而静态的选择会让对象可以被选中，从而参与后续的过程。

选择分为三种类型：

• 点选择 - 在鼠标的位置下进行选择；
• 矩形选择 - 在一个起点和一个终点表示一个矩形的区域内进行选择；
• 多段线选择 - 允许在用户定义的一段非自交的多段线区域内进行选择。

在 OCCT 的选择算法中，所有的可选择对象都由一些列的敏感区域（Sensitive Zones）表示，也被称为 Sensitive entities。当鼠标移动时，这些敏感区域会被分析用作碰撞检测。

2.2.1 术语与标记

这个部分介绍一些在后续的算法描述中涉及的基本的术语和标记。

2.2.2 Sensitive Entitiy

敏感实体与实体所有者一样，是对象与选择机制之间的链接。

实体的目的是特别定义对象的哪些部分将可被选择。因此，任何意图可被选择的对象都必须被拆分成敏感实体（一个或多个）。例如，要对一个对象应用面选择，就必须将其拆分成面，并使用这些面来创建一个敏感实体集。

根据用户的不同需要，敏感实体可以是原子化的（点或者线条），也可以是复杂的。敏感实体被用作选择算法的内部单元，并且其不包含任何拓扑信息，他们连接到上层接口来获取这些拓扑信息。

2.2.3 实体所有者

每个敏感实体 Select3D_SensitiveEntity 存储了一个指向其所有者 SelectMgr_EntityOwner 的引用，这个类将一个实体和对应的可选择对象（SelectMgr_SelectableObject）关联起来。另外，拥有者可以存储一些额外的信息。例如，敏感实体的图谱形状，高亮颜色，选中状态等。

2.2.4 选择集合

为了简化不同的选择模式的处理，敏感实体被组成集合，即 SelectMgr_Selection，每个选择集合包含了某个特定的选择模式下的敏感实体内容以及对应的设置与状态。

2.2.5 可选择对象

可选择对象（SelectMgr_SelectableObject, AIS_InteractiveObject）存储所有创建出来的选择集合和敏感实体的信息。

所有可选择对象的子类都需要实现预先定义的接口以将表示数据根据选择模式拆解成敏感实体。这些计算出来的敏感实体被组成成一个选择集合，并加入到此可选择对象的选择集合列表中。仅有可选择对象被永久销毁时，这些选择集合相关的数据才会被删除。

对于标准的 OCCT 可交互对象，选择模式 0 表示选中整个对象（这些行为可以在子类实现中被修改）。例如 AIS_Shape 对象定义下面的选择模式（见 AIS_Shape::SelectionMode()：

• 0 - 选择整个对象 (AIS_Shape)
• 1 - 选择顶点 (TopAbs_VERTEX)
• 2 - 选择边 (TopAbs_EDGE)
• 3 - 选择环 (TopAbs_WIRE)
• 4 - 选择面 (TopAbs_FACE)
• 5 - 选择壳 (TopAbs_SHELL)
• 6 - 选择实心体 (TopAbs_SOLID)

2.2.6 Viewer 选择器

对于每个 OCCT Viewer 都有一个 Viewer 选择器类 SelectMgr_ViewerSelector3d，它提供了整个选择算法模块的一些高阶 AI，并为每次鼠标点击封装了对象以及敏感实体的处理过程。选择器维护了选择模式的激活状态，启动算法，并且探测将要被拾取的对象，存储结果，并实现了接口来保证选择结构的及时更新。

2.2.7 选择管理器

选择管理器 SelectMgr_SelectionManager 是一个操作所有展示对象的选择集合的高阶 API 提供者。它负责处理所有 Viewer 的选择器，负责对象的选择模式的激活，负责维护每个对象的选择集合的计算。最终奥的任务是保证选择数据的及时更新。

2.2.8 算法

OCCT 的所有三种选择类型都作为一个单一概念实现，基于通过三级 BVH 树遍历搜索视锥与敏感实体之间的重叠。

2.2.9 选择视锥

选择算法每次运行的第一步都是根据当前的选择类型来构建选择视锥。

对于点选或矩形选取，视锥的底面是一个矩形，根据像素容差或用户定义区域的尺寸分别构建。对于多段线选择，由构建线条定义的多边形被三角剖分，每个三角形作为其自己的视锥的底面。因此，这种类型的选择使用一组三角形视锥来进行重叠检测。

视锥的长度由近视和远视视觉体积平面限制，并且每个平面都平行于相应的视觉体积平面建造。

2.2.10 BVH 树

为了在 Viewer 的层级维持选择机制，我们构建了一个 3 层 BVH 树。

第一级树由每个可选择对象的轴对齐边界框构成。因此，这棵树的根包含了所有可选择边界的组合，即使它们当前没有激活的选择。对象在显示AIS_InteractiveObject时被添加，并且只有当对象被销毁时才会从这棵树中移除。第 1 级 BVH 树是在选择算法首次运行时按需构建的。

第二级 BVH 树包含一个可选择对象的所有敏感实体。当默认模式被激活时，第 2 级树会自动构建，并且每当首次为新的选择模式计算时，就会重新构建。

第三级 BVH 树用于包含许多元素的复杂敏感实体，例如：三角剖分、带有许多段的线、点集等。它是按需为拥有超过 800K 子元素的敏感实体构建的（由StdSelect_BRepSelectionTool::PreBuildBVH()定义）。

2.2.11 算法的各个阶段

选择算法包含预处理阶段和三个主要阶段

2.2.11.1 预处理阶段

包含计算选择视锥及其主要特征数据；

2.2.11.2 第一阶段 - 遍历第一层 BVH 树

在成功构建选择视锥之后，算法开始遍历对象级 BVH 树。包含轴对齐边界框的节点按照分离轴定理（SAT）的条件测试与选择视锥的重叠。当遍历进行到叶节点时，意味着找到了一个可能包含重叠敏感实体的候选对象。如果没有检测到这样的对象，算法停止，假设没有对象需要被选择。否则，它进入下一个阶段处理找到的可选择对象的实体。

2.2.11.3 第二阶段 - 遍历第二层 BVH 树

在这个阶段，需要确定在一个对象的所有敏感实体中是否有候选者。

首先，在这个阶段，算法会检查当前对象是否应用了任何变换。如果它有自己的位置，那么相应变换后的视锥将被用于进一步的计算。在下一步，访问给定对象的第二级 BVH 树的节点，以搜索重叠的叶子。如果没有找到这样的叶子，算法返回到上一个阶段。否则，它开始通过执行以下检查来处理找到的实体：

激活检查 - 实体此刻可能是不活跃的，因为它属于被停用的选择； 容差检查 - 当前的选择视锥对于进一步的检查可能太大，因为它总是以所有激活实体中的最大容差构建的；因此，在这一步，视锥可能会被缩放。

经过这些检查后，算法进入最后阶段。

2.2.11.4 第三阶段 - 特定敏感实体的重叠和包含检测

如果实体是原子的，将执行一个简单的 SAT 测试。在复杂实体的情况下，将遍历第三级 BVH 树。分析匹配的敏感实体的定量特征（如深度、到几何中心的距离），并应用裁剪平面（如果已设置）。检测结果被存储，算法返回到第一主要阶段。

2.2.12 Packages and Classes

选择机制的实现涉及到多个包 - SelectBasics, Select3D, SelectMgr, StdSelect

2.2.12.1 SelectBasics

这个包定义了一些非常基础的类型和接口，其中值得一提的是

• SelectBasics_PickResult：存储探测过程的量化结果，例如深度以及距离几何中心的距离；
• SelectBasics_SelectingVolumeManager: 与当前选择视锥的接口和交互方式。

每个自定义选择实体都必须至少继承 SelectBasics_SensitiveEntity。

2.2.12.2 Select3D

Select3D 包包括了一系列标准的选择实体的定义，例如

• box
• circle
• curve
• face
• group
• point
• segment
• triangle
• triangulation
• wire

这些基础的选择实体都继承了 Select3D_SensitiveEntity。这包还引入了两个辅助类 Select3D_SensitivePoly 以及Select3D_SensitiveSet，其中后者是需要第三级 BVH 树的复杂选择实体的基类，前者则描述了任意点集并实现了基础的选择函数（注意，Select3D_SensitivePoly 类的内部并不会进行数据检查，因此，如果你需要自行派生加入自定义实现，你需要满足 SAT 理论以便使用标准的 OCCT 重叠检测方法）。

2.2.12.3 SelectMgr

这个包含用来维护整个选择过程，基于这个目的，此包提供了以下服务：

• 激活或者取消激活所有可选择对象的选择模式；
• 为对象计算选择数据的接口；
• 定义了选择过滤器的类；
• 确保 BVH 树的数据为最新；

一下是对主要类的简要描述：

• SelectMgr_BaseFrustum, SelectMgr_Frustum, SelectMgr_RectangularFrustum, SelectMgr_TriangularFrustum and SelectMgr_TriangularFrustumSet - 这些类和皆苦与选择视锥有关，他们定义了不同的 SAT 测试方法，同时也包含了计算定量特质数值的方法（例如计算深度和距离）
• SelectMgr_SensitiveEntity, SelectMgr_Selection and SelectMgr_SensitiveEntitySet - 存储和处理敏感实体的数据，SelectMgr_SensitiveEntitySet 实现了第二级 BVH 树的元素集合；
• SelectMgr_SelectableObject and SelectMgr_SelectableObjectSet - 描述了可选择对象。它们也负责存储，计算和移除选择数据。SelectMgr_SelectableObjectSet 提供了第一级 BVH 树的实现；
• SelectMgr_SelectionManager - 管理所有可选择对虾干的激活状态，选择数据计算以及 BVH 的更新。

2.2.12.4 StdSelect

这个包包含了一些 SelectMgr 的类和工具来创建选择数据结构，例如

• StdSelect_BRepOwner - 定义了一个敏感实体的拥有者，它连接到拓扑形状以及高亮方法；
• StdSelect_BRepSelectionTool - 包含了一些算法实现来将标准 AIS 形状分割成敏感组元；
• StdSelect_FaceFilter, StdSelect_EdgeFilter - 实现选择过滤器；

2.2.13 样例

第一个代码片段展示了在自定义交互对象中实现 SelectMgr_SelectableObject::ComputeSelection() 方法的例子。该方法用于计算用户定义的选择模式。假设需要使一个盒子在两种模式下可选择——整个形状（模式 0）和每个边缘（模式 1）。为了选择整个盒子，应用程序可以为交互对象的每个面创建一个敏感组元。在这种情况下，所有组元共享同一个所有者——盒子本身。为了选择盒子的边缘，应用程序必须为每个边缘创建一个敏感组元。这里所有敏感实体不能共享所有者，因为不同的几何组元必须作为选择程序的结果被高亮显示。

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void InteractiveBox::ComputeSelection (const Handle(SelectMgr_Selection)& theSel,
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{
  switch (theMode)
  {
    case 0:   // creation of face sensitives for selection of the whole box
    {
      Handle(SelectMgr_EntityOwner) anOwner = new SelectMgr_EntityOwner (this, 5);
      for (Standard_Integer aFaceIter = 1; aFaceIter <= myNbFaces; ++aFaceIter)
      {
        Select3D_TypeOfSensitivity aSensType = myIsInterior;
        theSel->Add (new Select3D_SensitiveFace (anOwner, myFaces[aFaceIter]->PointArray(), aSensType));
      }
      break;
    }
    case 1: // creation of edge sensitives for selection of box edges only
    {
      for (Standard_Integer anEdgeIter = 1; anEdgeIter <= 12; ++anEdgeIter)
      {
        // 1 owner per edge, where 6 is a priority of the sensitive
        Handle(MySelection_EdgeOwner) anOwner = new MySelection_EdgeOwner (this, anEdgeIter, 6);
        theSel->Add (new Select3D_SensitiveSegment (anOwner, myFirstPnt[anEdgeIter]), myLastPnt[anEdgeIter]));
      }
      break;
    }
  }
}

创建选择结构的算法将敏感组元存储在SelectMgr_Selection实例中。对象的选择列表中的每个SelectMgr_Selection序列必须对应于特定的选择模式。为了描述对象分解为可选择组元的过程，Select3D包中提供了一套现成的敏感实体。可以通过从Select3D_SensitiveEntity继承来定义自定义敏感组元。为了使自定义交互对象可选择或自定义现有对象的选择模式，必须定义实体所有者。它们必须继承SelectMgr_EntityOwner接口。

任何交互对象的选择结构都在SelectMgr_SelectableObject::ComputeSelection()方法中创建。下面的示例展示了如何使用标准 OCCT 机制，实现在StdSelect_BRepSelectionTool中，来计算拓扑形状的不同选择模式。

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void MyInteractiveObject::ComputeSelection (const Handle(SelectMgr_Selection)& theSelection,
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{
  switch (theMode)
  {
    case 0: StdSelect_BRepSelectionTool::Load (theSelection, this, myShape, TopAbs_SHAPE);  break;
    case 1: StdSelect_BRepSelectionTool::Load (theSelection, this, myShape, TopAbs_VERTEX); break;
    case 2: StdSelect_BRepSelectionTool::Load (theSelection, this, myShape, TopAbs_EDGE);   break;
    case 3: StdSelect_BRepSelectionTool::Load (theSelection, this, myShape, TopAbs_WIRE);   break;
    case 4: StdSelect_BRepSelectionTool::Load (theSelection, this, myShape, TopAbs_FACE);   break;
  }
}

StdSelect_BRepSelectionTool类为计算给定类型（例如，面、顶点、边、线等）的敏感实体提供了一个高级 API，使用来自给定TopoDS_Shape的拓扑数据。

Open CASCADE Technology 采用的传统方式是每个实体所有者自行高亮显示自己。这种方法有两个缺点：

• 每个实体所有者必须维护自己的Graphic3d_Structure对象，这会导致相当大的内存开销；
• 逐个绘制选定的所有者在视觉效果上并不高效。

因此，为了克服这些限制，OCCT 提供了一种替代方式来实现选定表示的高亮显示。采用这种方法，交互对象本身将负责高亮显示，而不是实体所有者。

基于SelectMgr_EntityOwner::IsAutoHilight()返回值，AIS_InteractiveContext对象要么使用传统的高亮显示方式（如果IsAutoHilight() 返回 TRUE），要么根据它们的可选择对象将这些所有者分组，最终调用SelectMgr_SelectableObject::HilightSelected()或SelectMgr_SelectableObject::ClearSelected()，并传递所有者组作为参数。

因此，应用程序可以派生自己的交互对象并重新定义来自SelectMgr_SelectableObject的虚拟方法HilightSelected()、ClearSelected()和HilightOwnerWithColor()。SelectMgr_SelectableObject::GetHilightPresentation和SelectMgr_SelectableObject::GetSelectPresentation方法可以用来根据用户的需求优化填充选择和高亮表示。

在通过重定义SelectMgr_SelectableObject::ComputeSelection()方法计算并打包了所有必要的敏感实体以及相应的所有者到SelectMgr_Selection实例后，需要通过以下步骤在SelectMgr_SelectionManager中注册准备好的选择数据：

• 如果没有打开AIS_InteractiveContext，创建一个交互上下文并在其中显示可选择对象；
• 使用AIS_InteractiveContext::Load()方法将可选择对象加载到交互上下文的选择管理器中。如果传递给此方法的选择模式不等于-1，则将调用此选择模式的ComputeSelection()；
• 使用AIS_InteractiveContext::Activate()或AIS_InteractiveContext::Deactivate()方法激活或停用定义的选择模式。

完成这些步骤后，创建的交互上下文的选择管理器将包含给定的对象及其选择实体，它们将参与检测程序。

下面的代码片段展示了上面的步骤，其中还包含了开启选择过程并解析选择结果的流程：

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// Suppose there is an instance of class InteractiveBox from the previous sample.
// It contains an implementation of method InteractiveBox::ComputeSelection() for selection
// modes 0 (whole box must be selected) and 1 (edge of the box must be selectable)
Handle(InteractiveBox) theBox;
Handle(AIS_InteractiveContext) theContext;
// To prevent automatic activation of the default selection mode
theContext->SetAutoActivateSelection (false);
theContext->Display (theBox, false);
 
// Load a box to the selection manager without computation of any selection mode
theContext->Load (theBox, -1, true);
// Activate edge selection
theContext->Activate (theBox, 1);
 
// Run the detection mechanism for activated entities in the current mouse coordinates and in the current view.
// Detected owners will be highlighted with context highlight color
theContext->MoveTo (aXMousePos, aYMousePos, myView, false);
// Select the detected owners
theContext->Select();
// Iterate through the selected owners
for (theContext->InitSelected(); theContext->MoreSelected() && !aHasSelected; theContext->NextSelected())
{
  Handle(AIS_InteractiveObject) anIO = theContext->SelectedInteractive();
}
 
// deactivate all selection modes for aBox1
theContext->Deactivate (aBox1);

另外需要提及的一个重点是，OCCT 的矩形选择支持两种探测模式：

• 包含（Inclusive）：只有目标完全包含在选择视锥内部时才会被认为是被选中的；
• 覆盖（Overlap）：只要目标与选择视锥存在交集就认为选中。

默认情况下 OCCT 会使用第一种，要修改这个默认行为，可以使用下面的方法：

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// Assume there is a created interactive context
const Handle(AIS_InteractiveContext) theContext;
// Retrieve the current viewer selector
const Handle(StdSelect_ViewerSelector3d)& aMainSelector = theContext->MainSelector();
// Set the flag to allow overlap detection
aMainSelector->AllowOverlapDetection (true);

3 Applicaiton Interactive Service

3.1 介绍

应用交互服务允许以简单和透明的方式管理查看器中的表示和动态选择。管理可视化和选择的核心实体是交互上下文（AIS_InteractiveContext）。它连接到主查看器（V3d_Viewer）。

交互上下文默认在中立点启动，每个可选择对象作为一个整体被选中，但用户可以为特定对象激活局部选择，以使对象的部分可选择。局部/全局选择由为每个显示对象激活的选择模式列表管理，其中 0（默认选择模式）通常意味着全局（整个对象）选择。

交互对象（AIS_InteractiveObject）是被可视化和选择的实体。你可以使用标准交互对象的类，所有必要的功能已经被编程，或者你可以通过遵循下面描述的一定数量的规则和约定，实现你自己的交互对象类。

交互对象是一个“虚拟”实体，可以被呈现和选择。交互对象可以具有一定数量的特定图形属性，如可视化模式、颜色和材料。当交互对象被可视化时，所需的图形属性从它自己的绘制器（Prs3d_Drawer）中获取，如果它具有所需的自定义属性，否则从上下文绘制器中获取。

可能需要过滤要选择的实体。因此，有过滤器实体（SelectMgr_Filter），它们允许精细化动态检测上下文。这些过滤器中的一些只能在中立点使用，其他的只能在局部选择中使用。可以编程自定义过滤器并将它们加载到交互上下文中。

3.2 可交互对象

在 AIS 查看器中被可视化和选择的实体是对象（AIS_InteractiveObject）。它们将模型的底层参考几何连接到其在 AIS 中的图形表示。你可以使用预定义的 OCCT 标准交互对象类，所有必要的功能已经被编程，或者，如果你是高级用户，你可以实现你自己的交互对象类。

3.2.1 表示 · Presentation

一个交互对象可以有任意多个表示。三维表示数据由表示管理器（PrsMgr_PresentationManager）来管理；

表示数据由一个索引（显示模式）和对表示管理器的引用来表示。默认情况下，交互对象的默认表示索引是 0.

交互对象的表示数据计算由继承自 PrsMgr_PresentableObject::Compute 函数来进行。这个函数由表示管理器在显示或者更新的时候调用。

如果你要创建自己的交互对象，你需要以下面的方式来实现 Compute 函数。

3.2.1.1 For 3D

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void PackageName_ClassName::Compute (const Handle(PrsMgr_PresentationManager)& thePresentationManager,
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                                     const Standard_Integer theMode);

3.2.1.2 For HLR Mode in 3D

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void PackageName_ClassName::Compute (const Handle(Prs3d_Projector)& theProjector,
                                     const Handle(Prs3d_Presentation)& thePresentation);

视图可以有两种状态：正常模式或计算模式（隐藏线删除模式）。当后者被激活时，视图会查找在正常模式下显示的所有表示，这些表示已被标记为接受 HLR 模式。一个内部机制允许调用交互对象自己的 Compute，即投影器（projector）函数。

按照惯例，交互对象接受或拒绝 HLR 模式的表示。可以通过以下两种方式之一进行此声明：

• 最初通过使用枚举PrsMgr_TypeOfPresentation3d的值之一：
  • PrsMgr_TOP_AllView，
  • PrsMgr_TOP_ProjectorDependent。
• 随后通过使用函数PrsMgr_PresentableObject::SetTypeOfPresentation。

AIS_Shape类是支持 HLR 表示的交互对象的一个例子。HLR 算法的类型存储在形状的Prs3d_Drawer中。它是Prs3d_TypeOfHLR枚举的一个值，可以设置为：

• Prs3d_TOH_PolyAlgo，用于基于形状三角化的多边形算法；
• Prs3d_TOH_Algo，用于与形状的真实几何工作的精确算法；
• Prs3d_TOH_NotSet，如果没有为给定的交互对象实例设置算法类型。

用于AIS_Shape的 HLR 算法类型可以通过调用AIS_Shape::SetTypeOfHLR()方法来更改。当前HLR算法类型可以使用AIS_Shape::TypeOfHLR()方法获得。

这些方法从AIS_Shape的绘制器中获取值。如果在Prs3d_Drawer中设置的HLR算法类型为Prs3d_TOH_NotSet，则Prs3d_Drawer会从AIS_InteractiveContext的默认绘制器中获取值。因此，可以更改所有新显示的交互对象所使用的默认HLR算法。存储在上下文绘制器中的HLR算法类型的值可以是Prs3d_TOH_Algo或Prs3d_TOH_PolyAlgo。多边形算法是默认算法。

3.2.2 表示模式

AIS 中的交互对象有四种类型：

• the "construction element" or Datum,
• the Relation (dimensions and constraints)
• the Object
• the None type (when the object is of an unknown type).

在每个类别内部还可以使用一个签名（索引形式）来提供更多的特征信息。默认情况下，交互对象具有 NONE类型，和 0 值签名，如果你需要更改这些属性，你需要重新盯一下下面两个虚函数：

• AIS_InteractiveObject::Type
• AIS_InteractiveObject::Signature

注意：某些签名值已经被 AIS 内部的标准交互类使用。

交互上下文可以为一组交互对象设定一个默认的表示模式。这个模式可能不被某个给定的对象类接受。因此，要获取关于这个类的信息，需要使用虚拟函数AIS_InteractiveObject::AcceptDisplayMode。

3.2.3 显示模式

函数AIS_InteractiveContext::SetDisplayMode和AIS_InteractiveContext::UnsetDisplayMode允许为对象设置一个自定义的显示模式，这可以与交互上下文提议的模式不同。

3.2.4 高亮模式

在动态检测中，交互上下文回显的表示默认是已经在屏幕上的表示。

函数AIS_InteractiveObject::SetHilightMode和AIS_InteractiveObject::UnsetHilightMode允许指定用于高亮显示的显示模式（所谓的高亮模式），这个模式与对象的活动表示独立有效。无论这个选择是临时的还是最终的都没有关系。

注意，用于高亮检测到的对象和用于高亮选中的对象的是相同的表示（因此是相同的高亮模式），后者用特殊的选择颜色绘制（参考与交互上下文服务相关的部分）。

例如，你想要系统地高亮显示一个形状的线框表示——不管它是在线框表示中可视化还是以阴影方式。因此，你在交互对象的构造器中将高亮模式设置为 0。不要忘记在 Compute 函数中实现这种表示模式。

3.2.5 无限状态（Infinite Status）

如果你不希望一个对象受到全视图（FitAll）的影响，你必须声明它为无限的；你可以使用AIS_InteractiveObject::SetInfiniteState和AIS_InteractiveObject::IsInfinite函数取消其“无限”的状态。

以一个代表交互对象的类 IShape 为例：

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myPk_IShape::myPk_IShape (const TopoDS_Shape& theShape, PrsMgr_TypeOfPresentation theType)
: AIS_InteractiveObject (theType), myShape (theShape) { SetHilightMode (0); }
 
Standard_Boolean myPk_IShape::AcceptDisplayMode (const Standard_Integer theMode) const
{
  return theMode == 0 || theMode == 1;
}
 
void myPk_IShape::Compute (const Handle(PrsMgr_PresentationManager)& thePrsMgr,
                           const Handle(Prs3d_Presentation)& thePrs,
                           const Standard_Integer theMode)
{
  switch (theMode)
  {
    // algo for calculation of wireframe presentation
    case 0: StdPrs_WFDeflectionShape::Add (thePrs, myShape, myDrawer); return;
    // algo for calculation of shading presentation
    case 1: StdPrs_ShadedShape::Add (thePrs, myShape, myDrawer); return;
  }
}
 
void myPk_IShape::Compute (const Handle(Prs3d_Projector)& theProjector,
                           const Handle(Prs3d_Presentation)& thePrs)
{
  // Hidden line mode calculation algorithm
  StdPrs_HLRPolyShape::Add (thePrs, myShape, myDrawer, theProjector);
}  

3.2.6 选择

一个交互对象可以有无限数量的选择模式，每个模式代表一种敏感原语的“分解”。每个原语都有一个所有者（SelectMgr_EntityOwner），它允许识别已检测到的确切交互对象或形状（见选择章节）。

对应于给定模式的敏感原语集合存储在一个选择（SelectMgr_Selection）中。

每种选择模式由一个索引标识。按照惯例，允许我们完整把握交互对象的默认选择模式是模式0。然而，可以在自定义交互对象中使用方法SelectMgr_SelectableObject::setGlobalSelMode()进行修改。

选择原语（或敏感实体）的计算在一个虚拟函数ComputeSelection中完成。对于假定具有不同选择模式的每种类型的交互对象，都应实现该函数AIS_InteractiveObject::ComputeSelection。在选择章节中已给出了关于此机制和实现此函数方式的详细说明。

有一些最广泛使用的交互对象在 OCCT 中的选择模式计算示例——AIS_Shape（按顶点、按边缘等选择）。要创建具有与AIS_Shape相同选择行为的新交互对象类——如顶点和边缘——你必须重新定义虚拟函数AIS_InteractiveObject::AcceptShapeDecomposition。

3.2.7 图形属性

图形属性管理器，或者说 Prs3d_Drawer，存储特定交互对象的图形属性以及由交互上下文控制的交互对象的图形属性。

在初始条件下，所有 Drawer 属性都填充了预定义的值，这些值将定义默认的 3D 对象外观。当交互对象被可视化时，所需的图形属性首先从其自有的 Drawer 中取得（如果存在的话），或者如果没有该类型对象的特定 Drawer，则从上下文 Drawer 中取得。

关于图形属性，需记住以下几点：

• 每个交互对象可以拥有自己的可视化属性。
• 默认情况下，交互对象取其所在上下文的图形属性（可视化模式、用于计算表示的偏差值、等参数线数量、颜色、线型、材料等）。
• 在 AIS_InteractiveObject 抽象类中，包括颜色、线条粗细、材质和透明度在内的标准属性被特别优先考虑。因此，有一定数量的虚拟函数，允许对这些属性进行操作。每个新的交互对象类可以重新定义这些函数并改变类的行为。

以下虚拟函数提供了颜色、宽度、材料和透明度的设置：

• AIS_InteractiveObject::UnsetColor
• AIS_InteractiveObject::SetWidth
• AIS_InteractiveObject::UnsetWidth
• AIS_InteractiveObject::SetMaterial
• AIS_InteractiveObject::UnsetMaterial
• AIS_InteractiveObject::SetTransparency
• AIS_InteractiveObject::UnsetTransparency

这些方法可以作为一种通用方式分配属性的快捷方式，但结果可能不可用。一些交互对象可能根本不实现这些方法，或者只实现它们的一个子集。直接修改由AIS_InteractiveObject::Attributes返回的Prs3d_Drawer属性，可以用于更精确和可预测的配置。

重要的是要知道哪些函数可能意味着对象的表示需要重新计算。如果要更新交互对象的表示模式，PrsMgr_PresentableObject指示这一点的一个标志。可以使用AIS_InteractiveContext中的Display和Redisplay函数更新模式。

3.2.8 Complementary Services

注意以下问题

3.2.8.1 改变交互对象的位置

下面的这些函数允许移动一个表示对象的位置而不需要重新计算表示数据或者修原始的形状数据：

• AIS_InteractiveContext::SetLocation
• AIS_InteractiveContext::ResetLocation
• AIS_InteractiveContext::HasLocation
• AIS_InteractiveContext::Location

3.2.8.2 关联到应用对象

每个交互对象都允许通过 GetOwner 方法来获取 Transient 形式的数据；

• AIS_InteractiveObject::SetOwner
• AIS_InteractiveObject::HasOwner
• AIS_InteractiveObject::GetOwner

这种数据关联不会影响交互对象本身的行为。

3.2.8.3 解决拓扑精度问题（coincident topology)

由于三维图形坐标的精确度具有有限的分辨率，拓扑对象的元素可以重合，产生“弹出”某些元素覆盖另一些元素的效果。

对于两个或多个交互对象的元素重合的问题，你可以应用多边形偏移。这是一种图形计算偏移，或深度缓冲区偏移，允许你通过修改它们的深度值来排列元素，而不改变它们的坐标。接受这种偏移的图形元素是实心多边形或作为边界线和点显示的多边形。通过设置适当的内部样式，可以将多边形显示为线条或点。

方法AIS_InteractiveObject::SetPolygonOffsets和AIS_InteractiveContext::SetPolygonOffsets允许设置多边形偏移。

3.2.8.4 对象树

每个PrsMgr_PresentableObject都有一个称为 myChildren 的对象列表。对PrsMgr_PresentableObject的任何变换也会应用到其子对象上。这种层次结构不会传播到Graphic3d级别及以下。

PrsMgr_PresentableObject将其结合的（根据层次结构）变换下传到Graphic3d_Structure。结构的材质不受层次结构的影响。

对象层次结构可以通过以下 API 调用来控制：

• PrsMgr_PresentableObject::AddChild;
• PrsMgr_PresentableObject::RemoveChild。

3.2.8.5 实例化

实例化的概念按如下方式操作对象层次结构：

• 实例由分离的AIS对象表示。
• 实例不计算任何表示。
• 类AIS_ConnectedInteractive和 AIS_MultipleConnectedInteractive 用于实现这一概念。

AIS_ConnectedInteractive 是一个对象实例，它重用连接对象的几何体，但拥有自己的变换和可见性标志。这种连接传递到 OpenGl 级别，即到 OpenGl_Structure。OpenGl_Structure 只能连接到单个其他结构。

AIS_ConnectedInteractive 通常可以引用任何 AIS_InteractiveObject。当它引用另一个 AIS_ConnectedInteractive 时，它只是复制引用。

AIS_MultipleConnectedInteractive 表示一个不具有自己的表示的装配体。装配体能够参与对象层次结构，并旨在处理一组分组的实例化对象。就选择而言，它表现为单一对象。因为它位于层次结构中的较高位置，它对所有子元素应用高级变换。

所有 AIS_MultipleConnectedInteractive都能拥有子装配体。如果一个装配体附加到另一个装配体上，则执行对象实例树的深度复制。

注意，AIS_ConnectedInteractive不能引用 AIS_MultipleConnectedInteractive。AIS_ConnectedInteractive复制原始对象的敏感实体以进行选择，不同于AIS_MultipleConnectedInteractive 重用原始对象的实体。

实例可以通过以下DRAW命令控制：

• vconnect：从输入对象和位置创建并显示AIS_MultipleConnectedInteractive对象。
• vconnectto：使用给定位置制作对象的一个实例。
• vdisconnect：断开装配体中的所有对象的连接，或通过名称或编号断开对象的连接。
• vaddconnected：将对象添加到装配体中。
• vlistconnected：列出装配体中的对象。

我们来看下面的例子：

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pload MODELING VISUALIZATION
vinit
psphere s 1
vdisplay s
vconnectto s2 3 0 0 s  # make instance
vfit

下面是 OpenGL_Structure 表示这些数据结构的方式：

被引用的对象即便没有显示的情况下，实例对象也可以正常工作。实例对象同时还会处理好选择数据的变换。

3.3 交互上下文

3.3.1 规则

交互上下文以透明的方式管理一个或多个查看器中交互对象的图形和可选择行为。在前一章中介绍的允许修改交互对象属性的大多数功能，在这里将再次审视。

有一个基本规则需要遵循：对已经被上下文认识的交互对象的修改，必须使用上下文函数来完成。只有当交互对象尚未加载到交互上下文中时，才可以直接调用可用于交互对象的函数。

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Handle(AIS_Shape) aShapePrs = new AIS_Shape (theShape);
myIntContext->Display (aShapePrs, AIS_Shaded, 0, false, aShapePrs->AcceptShapeDecomposition());
myIntContext->SetColor(aShapePrs, Quantity_NOC_RED)

也可以这么写

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Handle(AIS_Shape) aShapePrs = new AIS_Shape (theShape);
aShapePrs->SetColor (Quantity_NOC_RED);
aShapePrs->SetDisplayMode (AIS_Shaded);
myIntContext->Display (aShapePrs);

3.3.2 函数组

中立点和局部选择构成了交互上下文的两种操作模式或状态，交互上下文是控制可视化和选择的中心实体。中立点，作为默认模式，允许轻松地可视化和选择已加载到上下文中的交互对象。为特定对象激活局部选择允许选择它们的子部分。

3.3.3 上下文的管理

交互对象可以具有一定数量的特定图形属性，如可视化模式、颜色和材料。相应地，交互上下文具有一组图形属性，即Drawer，这是默认对其控制的对象有效的。当交互对象被可视化时，所需的图形属性首先从对象自己的Drawer中获取（如果存在），否则从上下文Drawer中获取。

以下可调整设置允许个性化呈现和选择的行为：

• 默认Drawer，包含所有可以被没有自己属性的交互对象使用的颜色和线条属性。
• 交互对象的默认可视化模式。默认为：模式0；
• 通过鼠标移动检测到的实体的高亮颜色。默认为：Quantity_NOC_CYAN1；
• 预选择颜色。默认为：Quantity_NOC_GREEN；
• 选择颜色（当你点击检测到的对象时）。默认为：Quantity_NOC_GRAY80；

所有这些设置都可以通过AIS_InteractiveContext的适当函数修改。当你改变与上下文有关的图形属性（例如，可视化模式）时，所有没有相应适当属性的交互对象都会被更新。

看下面的例子：

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theCtx->Display (theObj1, false);
theCtx->Display (theObj2, true);  // TRUE for viewer update
theCtx->SetDisplayMode (theObj1, 3, false);
theCtx->SetDisplayMode (2, true);
// theObj2 is visualized in mode 2 (if it accepts this mode)
// theObj1 stays visualized in its mode 3

PrsMgr_PresentationManager和SelectMgr_ViewerSelector3d，管理当前交互对象的展示和选择，与主查看器相关联。

警告！不要在真实代码中使用整数值（如上例所示）- 而应使用相应的枚举代替！每个可展示对象都有支持的显示和选择模式的独立列表；例如，AIS_DisplayMode枚举只适用于AIS_Shape展示。

3.4 局部选择

3.4.1 选择模式

局部选择由索引（选择模式）定义。特定交互对象实现的选择模式及其含义应在该类的文档中检查。例如，参见MeshVS_SelectionModeFlags，用于MeshVS_Mesh对象。

AIS_Shape是最常用的交互对象。它提供了管理对形状构成元素的选择操作的API（选择顶点、边缘、面等）。特定形状类型（TopAbs_ShapeEnum）的选择模式由方法AIS_Shape::SelectionMode()返回。

方法AIS_InteractiveContext::Display()没有选择模式参数激活对象的默认选择模式。方法AIS_InteractiveContext::Activate()和AIS_InteractiveContext::Deactivate()激活和停用特定的选择模式。

可以同时激活多个选择模式（但默认的 0 模式用于选择整个对象是排他的 - 它不能与其他模式组合）。可以使用函数AIS_InteractiveContext::ActivatedModes检索活动模式的列表。

3.4.2 过滤器

为了定义动态检测的环境，你可以使用标准过滤器类或创建你自己的过滤器类。过滤器查询敏感原语的所有者，以确定它是否具有所需的特质。如果答案是肯定的，它就被保留；如果不是，则被拒绝。

对象的根类是SelectMgr_Filter。其背后的原理很简单：过滤器测试鼠标位置由选择器检测到的所有者（SelectMgr_EntityOwner）是否回答OK。如果是，它就被保留，否则就被拒绝。你可以通过实现延迟函数SelectMgr_Filter::IsOk()来创建一个自定义的过滤器对象类。

在SelectMgr中，还有组合过滤器（AND过滤器，OR过滤器），允许组合多个过滤器。在交互上下文中，你添加的所有过滤器都存储在一个OR过滤器中（如果至少有一个过滤器回答OK，则回答OK）。

有一些标准过滤器，已经在几个包中实现：

• StdSelect_EdgeFilter – 用于边缘，如线条和圆；
• StdSelect_FaceFilter – 用于面，如平面、圆柱和球体；
• StdSelect_ShapeTypeFilter – 用于形状类型，如复合体、实体、壳体和线条；
• AIS_TypeFilter – 用于交互对象的类型；
• AIS_SignatureFilter – 用于交互对象的类型和签名；
• AIS_AttributeFilter – 用于交互对象的属性，如颜色和宽度。

有几个函数用于操作过滤器：

• AIS_InteractiveContext::AddFilter 添加一个作为参数传递的过滤器。
• AIS_InteractiveContext::RemoveFilter 移除一个作为参数传递的过滤器。
• AIS_InteractiveContext::RemoveFilters 移除所有现有的过滤器。
• AIS_InteractiveContext::Filters 获取上下文中活动的过滤器列表。

3.4.3 例子

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// shading visualization mode, no specific mode, authorization for decomposition into sub-shapes
const TopoDS_Shape theShape;
Handle(AIS_Shape) aShapePrs = new AIS_Shape (theShape);
myContext->Display (aShapePrs, AIS_Shaded, -1, true, true);
 
// activates decomposition of shapes into faces
const int aSubShapeSelMode = AIS_Shape::SelectionMode (TopAbs_Face);
myContext->Activate (aShapePrs, aSubShapeSelMode);
 
Handle(StdSelect_FaceFilter) aFil1 = new StdSelect_FaceFilter (StdSelect_Revol);
Handle(StdSelect_FaceFilter) aFil2 = new StdSelect_FaceFilter (StdSelect_Plane);
myContext->AddFilter (aFil1);
myContext->AddFilter (aFil2);
 
// only faces of revolution or planar faces will be selected
myContext->MoveTo (thePixelX, thePixelY, myView, true);

3.4.4 选择数据

动态检测和选择以一种直接的方式实施。只有一些约定和函数需要熟悉：

• AIS_InteractiveContext::MoveTo – 将鼠标位置传递给交互上下文选择器。
• AIS_InteractiveContext::SelectDetected – 存储在最后一次MoveTo时检测到的内容。改变之前选中的对象。根据选择方案，选择被丰富、替换或其他。
• AIS_InteractiveContext::SelectPoint/SelectRectangle/SelectPolygon – 对点、矩形或周围区域应用选择。改变之前选中的对象。根据选择方案，选择被丰富、替换或其他。

检测到的和选中的实体的高亮显示由交互上下文自动管理。高亮颜色是上面处理过的颜色。如果你想自己管理这一部分，你可以断开这种自动模式：

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AIS_InteractiveContext::SetAutomaticHilight
AIS_InteractiveContext::AutomaticHilight

你可以通过移动鼠标来查询交互上下文。以下函数可以使用：

• AIS_InteractiveContext::HasDetected – 检查是否有检测到的实体；
• AIS_InteractiveContext::DetectedOwner – 返回（当前高亮显示的）检测到的实体。

使用 Select 函数后，你可以探索选择列表。以下函数可以使用：

• AIS_InteractiveContext::InitSelected – 初始化迭代器；
• AIS_InteractiveContext::MoreSelected – 检查迭代器是否有效；
• AIS_InteractiveContext::NextSelected – 将迭代器移动到下一个位置；
• AIS_InteractiveContext::SelectedOwner – 返回当前迭代器位置的实体。

所有者对象SelectMgr_EntityOwner是一个关键对象，用于识别查看器中的可选择实体（由方法AIS_InteractiveContext::DetectedOwner和AIS_InteractiveContext::SelectedOwner返回）。交互对象本身可以通过方法SelectMgr_EntityOwner::Selectable检索，而识别子部分则取决于交互对象的类型。在AIS_Shape的情况下，（子）形状通过方法StdSelect_BRepOwner::Shape返回。

3.4.5 例子

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for (myAISCtx->InitSelected(); myAISCtx->MoreSelected(); myAISCtx->NextSelected())
{
  Handle(SelectMgr_EntityOwner) anOwner = myAISCtx->SelectedOwner();
  Handle(AIS_InteractiveObject) anObj = Handle(AIS_InteractiveObject)::DownCast (anOwner->Selectable());
  if (Handle(StdSelect_BRepOwner) aBRepOwner = Handle(StdSelect_BRepOwner)::DownCast (anOwner))
  {
    // to be able to use the picked shape
    TopoDS_Shape aShape = aBRepOwner->Shape();
  }
}

3.4.6 选择机制

AIS_InteractiveContext 的 Select* 方法接受一个额外参数指定选择机制，下面的表格阐述了这些机制的含义：

3.5 标准交互对象

交互对象是可选择和可视的对象，连接图形表示和底层参考几何体。

它们被分为四种类型：

• Datum – 一个构造几何元素；
• Relation – 对交互形状和相应参考几何体的约束；
• Object – 一个拓扑形状或形状之间的连接；
• None – 一个标记，它不是消除对象，而是告诉应用程序继续查找，直到它找到其生成中一个可接受的对象定义。

在这些类别内部，还可以通过签名进一步进行特征化。签名提供了进一步特征化的索引。默认情况下，交互对象具有None类型和0的签名（等同于None）。如果你想给你的交互对象指定特定的类型和签名，你必须重新定义两个虚拟方法：Type和Signature。

3.5.1 Datum

基准元素将构造元素如线、圆、点、三面体、平面三面体、平面和轴线等聚集在一起。

AIS_Point、AIS_Axis、AIS_Line、AIS_Circle、AIS_Plane和AIS_Trihedron具有四种选择模式：

• 模式AIS_TrihedronSelectionMode_EntireObject：选择一个三面体；
• 模式AIS_TrihedronSelectionMode_Origin：选择三面体的原点；
• 模式AIS_TrihedronSelectionMode_Axes：选择轴线；
• 模式AIS_TrihedronSelectionMode_MainPlanes：选择XOY、YOZ、XOZ平面。

当你激活其中一种模式时，你可以选择的AIS对象类型包括：

• AIS_Point；
• AIS_Axis（及轴线的类型信息）；
• AIS_Plane（及平面的类型信息）。

AIS_PlaneTrihedron提供三种选择模式：

• 模式0：选择整个三面体；
• 模式1：选择三面体的原点；
• 模式2：选择轴线——与三面体的备注相同。

对于平面和三面体的表示，默认的长度单位是毫米，轴线表示的默认值是10。要修改这些尺寸，你必须暂时恢复对象Drawer。从中取出DatumAspect()并改变值FirstAxisLength。最后，重新计算表示。

3.5.2 Object

对象类型包括拓扑形状及形状之间的连接。

AIS_Shape有两种可视化模式：

• 模式AIS_WireFrame：线框（默认模式）
• 模式AIS_Shaded：着色（取决于形状的类型）

AIS_ConnectedInteractive是一个连接到另一个交互对象引用的交互对象，并且位于查看器的其他地方，使得不需要计算表示和选择，而是可以从你的对象引用中推断它们。AIS_MultipleConnectedInteractive是一个连接到一系列交互对象（也可以是连接的对象；它不需要占用大量内存的表示计算）的对象。

MeshVS_Mesh是一个表示网格的交互对象，它有一个提供几何信息（节点，元素）的数据源，并且可以使用自定义的表示构建器从源数据构建。

类AIS_ColoredShape允许对TopoDS_Shape对象及其子形状使用自定义颜色和线宽。

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AIS_ColoredShape aColoredShape = new AIS_ColoredShape (theShape);
 
// setup color of entire shape
aColoredShape->SetColor (Quantity_NOC_RED);
 
// setup line width of entire shape
aColoredShape->SetWidth (1.0);
 
// set transparency value
aColoredShape->SetTransparency (0.5);
 
// customize color of specified sub-shape
aColoredShape->SetCustomColor (theSubShape, Quantity_NOC_BLUE1);
 
// customize line width of specified sub-shape
aColoredShape->SetCustomWidth (theSubShape, 0.25);

表示类AIS_PointCloud可用于高效绘制大量任意集合的彩色点。它使用Graphic3d_ArrayOfPoints将点数据传递到OpenGl图形驱动，以将一组点作为"点精灵"的数组绘制。点数据被打包进顶点缓冲对象以提高性能。

用于绘制点的点标记类型可以作为表示方面被指定。该表示提供了通过可视化点集的边界框进行选择的支持。它支持两种显示/高亮模式：点或边界框。

下面是一个例子：

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Handle(Graphic3d_ArrayOfPoints) aPoints = new Graphic3d_ArrayOfPoints (2000, Standard_True);
aPoints->AddVertex (gp_Pnt(-40.0, -40.0, -40.0), Quantity_Color (Quantity_NOC_BLUE1));
aPoints->AddVertex (gp_Pnt (40.0,  40.0,  40.0), Quantity_Color (Quantity_NOC_BLUE2));
 
Handle(AIS_PointCloud) aPntCloud = new AIS_PointCloud();
aPntCloud->SetPoints (aPoints);

3.5.3 Relations

关系由一个或多个交互形状和相应的参考几何体上的约束组成。例如，你可能想要将两条边约束在平行关系中。这个约束被视为一个独立的对象，并显示为一个敏感原语。它采取的图形形式是一个带有||符号的垂直箭头，位于两条边之间。

PrsDim提供以下关系：

• PrsDim_ConcentricRelation
• PrsDim_FixRelation
• PrsDim_IdenticRelation
• PrsDim_ParallelRelation
• PrsDim_PerpendicularRelation
• PrsDim_Relation
• PrsDim_SymmetricRelation
• PrsDim_TangentRelation

关系列表不是详尽无遗的。

3.5.4 Dimension

• PrsDim_AngleDimension
• PrsDim_Chamf3dDimension
• PrsDim_DiameterDimension
• PrsDim_DimensionOwner
• PrsDim_LengthDimension
• PrsDim_OffsetDimension
• PrsDim_RadiusDimension

3.5.5 MeshVS_Mesh

MeshVS_Mesh是一个表示网格的交互对象。这个对象与AIS_Shape不同，因为它的几何数据由描述对象节点和元素的数据源MeshVS_DataSource支持。结果是，你可以提供你自己的数据源。

然而，DataSource不提供任何关于属性的信息，例如节点颜色，但你可以以一种特殊的方式应用它们——通过选择适当的表示构建器。

MeshVS_Mesh的表示是通过表示构建器MeshVS_PrsBuilder构建的。你可以在构建器之间选择，以不同的方式表示对象。此外，你可以重新定义基础构建器类并提供你自己的表示构建器。

你可以使用以下方法添加/移除构建器：

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MeshVS_Mesh::AddBuilder (const Handle(MeshVS_PrsBuilder)& theBuilder, Standard_Boolean theToTreatAsHilighter);
MeshVS_Mesh::RemoveBuilder (const Standard_Integer theIndex);
MeshVS_Mesh::RemoveBuilderById (const Standard_Integer theId);

MeshVS_Mesh有一组保留的显示和高亮模式标志。模式值是一个位数，允许选择额外的显示参数并组合以下模式标志，这些模式标志允许以线框、着色和收缩模式显示网格：

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MeshVS_DMF_WireFrame
MeshVS_DMF_Shading
MeshVS_DMF_Shrink

也可以以下方式来以线框、着色和收缩模式展示拆解后的 Mesh：

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MeshVS_DMF_DeformedPrsWireFrame
MeshVS_DMF_DeformedPrsShading
MeshVS_DMF_DeformedPrsShrink

下面这些方法代表了不同类型的数据：

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MeshVS_DMF_VectorDataPrs
MeshVS_DMF_NodalColorDataPrs
MeshVS_DMF_ElementalColorDataPrs
MeshVS_DMF_TextDataPrs
MeshVS_DMF_EntitiesWithData

下面这些方法提供选择和高亮

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MeshVS_DMF_SelectionPrs
MeshVS_DMF_HilightPr

MeshVS_DMF_User 则是用户自定义的模式；

下面这些值为表示构造器使用，它们也是选择模式的控制符：

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MeshVS_SMF_0D
MeshVS_SMF_Link
MeshVS_SMF_Face
MeshVS_SMF_Volume
MeshVS_SMF_Element // groups 0D, Link, Face and Volume as a bit mask;
MeshVS_SMF_Node
MeshVS_SMF_All // groups Element and Node as a bit mask;
MeshVS_SMF_Mesh
MeshVS_SMF_Group

例如下面的对象，可以并用来显示 STL 文件格式的对象：

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// read the data and create a data source
Handle(Poly_Triangulation) aSTLMesh = RWStl::ReadFile (aFileName);
Handle(XSDRAWSTLVRML_DataSource) aDataSource = new XSDRAWSTLVRML_DataSource (aSTLMesh);
 
// create mesh
Handle(MeshVS_Mesh) aMeshPrs = new MeshVS();
aMeshPrs->SetDataSource (aDataSource);
 
// use default presentation builder
Handle(MeshVS_MeshPrsBuilder) aBuilder = new MeshVS_MeshPrsBuilder (aMeshPrs);
aMeshPrs->AddBuilder (aBuilder, true);

MeshVS_NodalColorPrsBuilder允许表示一个网格，并在其上映射一个颜色缩放纹理。为此，你应该为颜色刻度定义一个颜色映射，将这个映射传递给表示构建器，并为每个节点定义一个范围在0.0到1.0之间的适当值。以下示例展示了你如何做到这一点（检查视图是否已设置为显示纹理）：

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// assign nodal builder to the mesh
Handle(MeshVS_NodalColorPrsBuilder) aBuilder = new MeshVS_NodalColorPrsBuilder (theMeshPrs, MeshVS_DMF_NodalColorDataPrs | MeshVS_DMF_OCCMask);
aBuilder->UseTexture (true);
 
// prepare color map
Aspect_SequenceOfColor aColorMap;
aColorMap.Append (Quantity_NOC_RED);
aColorMap.Append (Quantity_NOC_BLUE1);
 
// assign color scale map  values (0..1) to nodes
TColStd_DataMapOfIntegerReal aScaleMap;
...
// iterate through the  nodes and add an node id and an appropriate value to the map
aScaleMap.Bind (anId, aValue);
 
// pass color map and color scale values to the builder
aBuilder->SetColorMap (aColorMap);
aBuilder->SetInvalidColor (Quantity_NOC_BLACK);
aBuilder->SetTextureCoords (aScaleMap);
aMesh->AddBuilder (aBuilder, true);

3.6 动态选择

动态选择通过敏感原语的分解来表示你想要选择的拓扑形状——将被检测和高亮显示的形状的子部分。这些原语的集合由强大的三级 BVH 树选择算法处理。

有关算法的更多细节和使用示例，请参考选择章节。

4 3D 表示

4.1 三维渲染术语

• 群组(Group) - 一组原语及其属性的集合。原语和属性可以被添加到群组中，但除非进行全局擦除，否则不能从中移除。群组可以拥有一个拾取标识。
• 光源(Light) - 有五种类型的光源 - 环境光、头灯、定向光、位置光和聚光灯。
• 原语(Primitve) - 一个可绘制元素。它在 3D 空间中有定义。原语可以是线条、面、文本或标记。一旦显示，标记和文本保持相同大小。线条和面可以被修改，例如缩放。属性在群组内设置。原语必须存储在一个群组中。
• 结构(Structure) - 管理一组群组。这些群组是互斥的。结构可以被编辑，添加或移除群组。结构可以引用其他结构形成层次结构。它有一个默认（身份）变换，也可以对其应用其他变换（旋转、平移、缩放等）。每个结构都有一个与之关联的显示优先级，这决定了它在 3D 查看器中重绘的顺序。
• 视图(View) - 由视图定向、视图映射和上下文视图定义。
• 查看器(Viewer) - 管理一组视图。
• 视图定向(View Orientation) - 定义观察者以视图参考坐标查看场景的方式。
• 视图映射(View mapping) - 定义从视图参考坐标到归一化投影坐标的转换。这遵循 Phigs 方案。
• Z缓冲(Z-Buffering) - 仅在着色模式下的一种隐藏表面去除形式。这对于着色模式下的视图总是激活的，并且不能被抑制。

4.2 图形原语

Graphic3d包用于在3D查看器中创建3D图形对象。这些被称为结构的对象由原语（如线段、三角形、文本和标记）的组合以及属性（如颜色、透明度、反射、线型、线宽和文本字体）组成。群组是结构中最小的可编辑元素。可以对结构应用变换。结构可以连接起来形成由变换组成的结构树。结构由查看器全局操作。

图形结构可以被：

• 显示，
• 高亮，
• 擦除，
• 变换，
• 连接形成由变换创建的结构的树状层次结构。

有类用于：

• 线条、面、标记、文本、材料的视觉属性，
• 向量和顶点，
• 图形对象、群组和结构。

4.2.1 Structure 层级结构

根是结构层次或结构网络的顶部。父结构的属性会传递给其后代。后代结构的属性不会影响父结构。不支持递归结构网络。

4.2.2 图形原语

• Marker
  • 包含一个或者多个顶点；
  • 具有一个类型，一个缩放系数以及一个颜色；
  • 具有尺寸、形状、以及和变换无关的朝向；
• Triangulation
  • 至少具有三个顶点；
  • 具有法线；
  • 具有一些内部属性，例如样式，颜色，前后材料，纹理以及反射比例等；
• Polylines or Segments
  • 具有两个或者更多的顶点
  • 具有如下属性：类型，宽度缩放系数以及颜色
• Text
  • 具有几何和非几何属性；
  • 几何属性：字符高度、字符向上方向，文本路径，水平和垂直对齐方式，三维位置，缩放系数等；
  • 非几何属性：字体，文本间距、字符扩张系数以及颜色等；

4.2.3 原语数组

不同类型的原语可以通过以下原语数组来表示：

• Graphic3d_ArrayOfPoints,
• Graphic3d_ArrayOfPolylines,
• Graphic3d_ArrayOfSegments,
• Graphic3d_ArrayOfTriangleFans,
• Graphic3d_ArrayOfTriangles,
• Graphic3d_ArrayOfTriangleStrips.

Graphic3d_ArrayOfPrimitives是这些原语数组的基类。方法Graphic3d_ArrayOfPrimitives::AddVertex允许向原语数组添加带有其属性（颜色、法线、纹理坐标）的顶点。你也可以通过顶点索引修改分配给顶点的值或查询这些值。

以下示例展示了如何定义一个点的数组：

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// create an array
Handle(Graphic3d_ArrayOfPoints) anArray = new Graphic3d_ArrayOfPoints (theVerticiesMaxCount);
 
// add vertices to the array
anArray->AddVertex (10.0, 10.0, 10.0);
anArray->AddVertex (0.0,  10.0, 10.0);
 
// add the array to the structure
Handle(Graphic3d_Group) aGroup = thePrs->NewGroup();
aGroup->AddPrimitiveArray (anArray);
aGroup->SetGroupPrimitivesAspect (myDrawer->PointAspect()->Aspect());

如果原语共享相同的顶点（多边形、三角形等），那么你可以将它们定义为顶点数组的索引。方法Graphic3d_ArrayOfPrimitives::AddEdge允许通过索引定义原语。这个方法在数组的范围[1, VertexNumber()]中添加一个“边”。也可以使用方法Graphic3d_ArrayOfPrimitives::Edge查询由边定义的顶点。

以下示例展示了如何定义一个三角形数组：

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// create an array
Handle(Graphic3d_ArrayOfTriangles) anArray = new Graphic3d_ArrayOfTriangles (theVerticesMaxCount, theEdgesMaxCount, Graphic3d_ArrayFlags_None);
// add vertices to the array
anArray->AddVertex (-1.0, 0.0, 0.0); // vertex 1
anArray->AddVertex ( 1.0, 0.0, 0.0); // vertex 2
anArray->AddVertex ( 0.0, 1.0, 0.0); // vertex 3
anArray->AddVertex ( 0.0,-1.0, 0.0); // vertex 4
 
// add edges to the array
anArray->AddEdges (1, 2, 3); // first triangle
anArray->AddEdges (1, 2, 4); // second triangle
 
// add the array to the structure
Handle(Graphic3d_Group) aGroup = thePrs->NewGroup();
aGroup->AddPrimitiveArray (anArray);
aGroup->SetGroupPrimitivesAspect (myDrawer->ShadingAspect()->Aspect());

4.2.4 文本原语

TKOpenGl工具包使用纹理字体渲染文本标签。Graphic3d文本原语具有以下特性：

• 固定大小（不可缩放）或可缩放，
• 可以在视图平面内旋转到任意角度，
• 支持 Unicode 字符集。

群组的文本属性可以通过Graphic3d_AspectText3d属性群组来定义。要将任何文本添加到图形结构中，你可以使用以下方法：

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void Graphic3d_Group::AddText (const Handle(Graphic3d_Text)& theTextParams,
                               const Standard_Boolean theToEvalMinMax);

如果你不希望文本位置影响Graphic3d结构的边界，可以传递FALSE作为theToEvalMinMax参数。

注意：文本的朝向角度可以通过 Graphic3d_AspectText3d 的属性来设置；

看下面的例子：

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// get the group
Handle(Graphic3d_Group) aGroup = thePrs->NewGroup();
 
// change the text aspect
Handle(Graphic3d_AspectText3d) aTextAspect = new Graphic3d_AspectText3d();
aTextAspect->SetTextZoomable (true);
aTextAspect->SetTextAngle (45.0);
aGroup->SetPrimitivesAspect (aTextAspect);
 
// add a text primitive to the structure
Handle(Graphic3d_Text) aText = new Graphic3d_Text (16.0f);
aText->SetText ("Text");
aText->SetPosition (gp_Pnt (1, 1, 1));
aGroup->AddText (aText);

4.2.5 材质

Graphic3d_MaterialAspect定义了以下常见的材料属性：

• 透明度；
• 漫反射——对象颜色的一个组成部分；
• 环境反射；
• 镜面反射——光源颜色的一个组成部分。

确定三种反射颜色需要以下项目：

• 颜色；
• 漫反射系数；
• 环境反射系数；
• 镜面反射系数。

常见材料属性在 Phong 着色模型中使用（Graphic3d_TypeOfShadingModel_Phong、Graphic3d_TypeOfShadingModel_PhongFacet和Graphic3d_TypeOfShadingModel_Gouraud）。在PBR 着色模型（Graphic3d_TypeOfShadingModel_Pbr和Graphic3d_TypeOfShadingModel_PbrFacet）中，材料属性由以下Graphic3d_PBRMaterial属性定义（Graphic3d_MaterialAspect::PBRMaterial()）：

• Albedo（主颜色）；
• 金属度因子；
• 粗糙度因子；
• 透明度；
• 折射率指数。

4.2.6 纹理

纹理由一个名字来定义。以下三类纹理受到支持：

• 1D;
• 2D;
• Environment Mapping;

4.2.7 自定义 Shader

OCCT可视化核心支持GLSL着色器。自定义着色器可以通过其绘制器属性（Graphic3d方面）分配给通用表示。要在你的应用程序中为特定的AIS_Shape启用自定义着色器，可以使用以下 API 函数：

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// Create shader program
Handle(Graphic3d_ShaderProgram) aProgram = new Graphic3d_ShaderProgram();
 
// Attach vertex shader
aProgram->AttachShader (Graphic3d_ShaderObject::CreateFromFile (Graphic3d_TOS_VERTEX, "<Path to VS>"));
 
// Attach fragment shader
aProgram->AttachShader (Graphic3d_ShaderObject::CreateFromFile (Graphic3d_TOS_FRAGMENT, "<Path to FS>"));
 
// Set values for custom uniform variables (if they are)
aProgram->PushVariable ("MyColor", Graphic3d_Vec3 (0.0f, 1.0f, 0.0f));
 
// Set aspect property for specific AIS_Shape
theAISShape->Attributes()->ShadingAspect()->Aspect()->SetShaderProgram (aProgram);

4.3 图形属性

4.3.1 Aspect 包预览

Aspect包提供了查看器中图形元素的类：

• 图形属性的组；
• 边缘、线条、背景；
• 窗口；
• 驱动程序；
• 上述许多内容的枚举。

4.4 3D View 设施

4.4.1 概览

V3d包提供了定义 3D 查看器及其附属视图（正交视图、透视视图）的资源。这个包提供了操作屏幕上视图中可视化的任何3D对象的图形场景的命令。

一组高级命令允许分别操作参数和投影结果（旋转、缩放、平移等）以及任何特定视图中的可视化属性（模式、照明、裁剪等）。

V3d包基本上是一套由查看器前端指令驱动的工具集。这套工具包含了创建和编辑查看器类的方法，例如：

• 查看器的默认参数，
• 视图（正交视图、透视视图），
• 照明（位置光、定向光、环境光、聚光灯、头灯），
• 裁剪平面，
• 实例化的视图、平面、光源、图形结构和拾取序列，
• 各种包方法。

4.4.2 编程指南

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// create a default display connection
Handle(Aspect_DisplayConnection) aDispConnection = new Aspect_DisplayConnection();
// create a Graphic Driver
Handle(OpenGl_GraphicDriver) aGraphicDriver = new OpenGl_GraphicDriver (aDispConnection);
// create a Viewer to this Driver
Handle(V3d_Viewer) aViewer = new V3d_Viewer (aGraphicDriver);
aViewer->SetDefaultBackgroundColor (Quantity_NOC_DARKVIOLET);
// Create a structure in this Viewer
Handle(Graphic3d_Structure) aStruct = new Graphic3d_Structure (aViewer->StructureManager());
aStruct->SetVisual (Graphic3d_TOS_SHADING); // Type of structure
 
// Create a group of primitives  in this structure
Handle(Graphic3d_Group) aPrsGroup = aStruct->NewGroup();
 
// Fill this group with one quad of size 100
Handle(Graphic3d_ArrayOfTriangleStrips) aTriangles = new Graphic3d_ArrayOfTriangleStrips (4);
aTriangles->AddVertex (-100./2., -100./2., 0.0);
aTriangles->AddVertex (-100./2.,  100./2., 0.0);
aTriangles->AddVertex ( 100./2., -100./2., 0.0);
aTriangles->AddVertex ( 100./2.,  100./2., 0.0);
 
Handle(Graphic3d_AspectFillArea3d) anAspects = new Graphic3d_AspectFillArea3d (Aspect_IS_SOLID, Quantity_NOC_RED,
                                                                               Quantity_NOC_RED, Aspect_TOL_SOLID, 1.0f,
                                                                               Graphic3d_NameOfMaterial_Gold, Graphic3d_NameOfMaterial_Gold);
aPrsGroup->SetGroupPrimitivesAspect (anAspects);
aPrsGroup->AddPrimitiveArray (aTriangles);
 
// Create Ambient and Infinite Lights in this Viewer
Handle(V3d_AmbientLight)     aLight1 = new V3d_AmbientLight (Quantity_NOC_GRAY50);
Handle(V3d_DirectionalLight) aLight2 = new V3d_DirectionalLight (V3d_Zneg, Quantity_NOC_WHITE, true);
aViewer->AddLight (aLight1);
aViewer->AddLight (aLight2);
aViewer->SetLightOn();
 
// Create a 3D quality  Window with the same DisplayConnection
Handle(Xw_Window) aWindow = new Xw_Window (aDispConnection, "Test V3d", 100, 100, 500, 500);
aWindow->Map(); // Map this Window to this screen
 
// Create a Perspective  View in this Viewer
Handle(V3d_View) aView = new V3d_View (aViewer);
aView->Camera()->SetProjectionType (Graphic3d_Camera::Projection_Perspective);
// Associate this View with the Window
aView->SetWindow (aWindow);
// Display presentation in this View
aStruct->Display();
// Finally update the Visualization in this View
aView->Update();
// Fit view to object size
aView->FitAll();

4.4.3 定义查看参数

OCCT的V3d_View视图投影和方向由摄像机控制。摄像机计算并提供投影和视图方向矩阵供OpenGL渲染。这允许用户控制所有的投影参数。摄像机由以下属性定义：

• 眼睛（Eye）- 定义观察者（摄像机）位置。确保眼睛点永远不会处于前后裁剪平面之间。
• 中心（Center）- 定义视图参考坐标的原点（摄像机指向的地方）。
• 方向（Direction）- 定义摄像机视图的方向（从眼睛到中心）。
• 距离（Distance）- 定义眼睛和中心之间的距离。
• 前平面（Front Plane）- 在视图参考坐标系统中定义前裁剪平面的位置。
• 后平面（Back Plane）- 在视图参考坐标系统中定义后裁剪平面的位置。
• Z近（ZNear）- 定义眼睛和前平面之间的距离。
• Z远（ZFar）- 定义眼睛和后平面之间的距离。

最常见的视图操作（平移、缩放、旋转）作为V3d_View类的便利方法或通过AIS_ViewController工具实现。然而，Graphic3d_Camera类也可以直接由应用程序开发者使用。

请注意，硬链接有一些限制：

• 不能对目录创建硬链接，只能对文件创建。
• 硬链接必须在同一文件系统中创建。
• 当您删除源文件时，硬链接仍然保持对文件内容的访问，因为硬链接和源文件本质上是文件系统中相同文件内容的不同入口点。

我们可以通过 find + ln 来批量创建硬链接。要结合使用 find 和 ln 命令来为给定目录中的每个文件在另一个目录中创建硬链接，可以通过管道（pipe）将 find 命令的输出传递给 xargs 命令，然后使用 ln 创建硬链接。这种方法可以高效地处理大量文件和复杂的文件名。

以下是具体的步骤和命令示例：

1. 使用 find 查找文件：首先，使用 find 命令来查找您想要链接的所有文件。确保只选取文件，不包括目录。

2. 将 find 的输出传递给 ln 命令：通过 xargs 将 find 命令的输出作为 ln 命令的输入。

这是一个具体的命令示例：

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find /path/to/source-directory -type f -exec ln {} /path/to/destination-directory/ \;

这个命令解释如下：

• find /path/to/source-directory：在 /path/to/source-directory 目录下查找文件。
• -type f：确保只选取文件（file），不包括目录。
• -exec ln {} /path/to/destination-directory/ \;：对于 find 命令找到的每个文件，执行 ln 命令创建硬链接。其中 {} 是一个占位符，代表 find 命令找到的每个文件的路径。

这个命令会在 /path/to/destination-directory/ 目录下为源目录中的每个文件创建一个硬链接。请确保目标目录已经存在，因为 ln 命令不会自动创建目录。同时，由于硬链接的限制，源文件和目标目录必须位于同一文件系统内。

之前我写过一篇文章来吐槽 Nextcloud 的性能问题。当时我是尝试在群晖上试用 Nextcloud。考虑到我使用的群晖服务器的 CPU 性能比价差，因此我尝试在 Unraid 上部署 Nextcloud。但是性能差的问题仍然没有改观。不过近期在 Unraid 发布了 6.12.0 版本以后这个问题得到了很大的改观。

1 问题分析

问题出在 shfs 这个进程上。在 Unraid 中，这个进程负责将分散在各个 Disk 上的文件夹内容聚合成一个统一的目录库，这意味着如果我们要访问任何文件都需要通过 shfs 来查找文件，这也使得 shfs 成文高吞吐率场景下的一个性能瓶颈。之前我经常可以看到 shfs 的 CPU 占用飙升到 100% 甚至 200%。在新版的 Unraid 中提供了 exclusive access 的特性。 Exclusive 的是排他性，独占的意思。Exclusive Access 是指固定将一个目录放在一个 Disk 中，这样我们在访问这个目录下的文件时，就不需要通过 shfs 来检索目录，而是可以直接访问磁盘上的目录系统，从而降低开销。

另一方面，Exclusive 也意味着这个目录无法有效的利用磁盘阵列提供的存储池，而只能利用单磁盘空间。因此，Nextcloud 的数据文件夹是不能使用 Exclusive Access 的。不过好在数据文件的访问其实并不是主要瓶颈，造成 Nextcluod 卡顿的主要原因在对容器挂载的配置文件（也就是 appdata）里面的众多小文件的高频读写。

另一个需要指出的是，在 Unraid 中，尽管缓存有多个 SSD，但是这些 SSD 会预先通过 Raid 机制聚合成一个统一的缓存磁盘，对于 Shfs 来说这个缓存池就是一个单一的磁盘，因此对缓存池的访问可以启用 Exclusive Access

2 如何使用

要是用 Exclusive Access，首先需要再 Settings --> Global Share Settings 下打开（如下图，将 Permit exclusive shares 设置为 yes）。

但是在共享目录使用时，Exclusive Access 的含义是比较模糊的。因为 Share 的管理界面并不会提供一个可以由用户可以直接控制的选项来为具体的 Share 开启 Exclusive Access。事实上，Exclusive Access 是否会起作用是系统根据目录的状态来自动确定的。如前文所述，Exclusive Access 作用的前提是数据只位于一个磁盘中。因此，在 Permit exclusive shares 启用的前提下，如果某个 Share 的文件只可能位于一个磁盘中，那么 Exclusive Access 将自动启用。

要实现 Share 的文件只属于一个磁盘中，需要满足一下条件：

1. Share 只启用了一个 Storage，没有 Secondary Storage
2. 如果 Share 是存储在 Array 中的，在设置 Include disks 时只能选择一个磁盘；
3. 如果是事先已经存在的目录，那么在满足上两条的情况下，还需要通过适当的 Mover 动作，将数据迁移到单一磁盘中。（注意如果之前 Share 是存在多个磁盘中时，做前两条修改，并不会自动将数据迁移到目标磁盘）

在本文的场景中，我们需要在 appdata 这个共享目录上启用 Exclusive Access，就可能需要进行必要的 Mover 操作。如果你看到 appdata 的 Share settings 页面中显示了如下 Exclusive access: no 的文字，进行如下操作：

1. 出现这个状态，说明你的 appdata 并不完全位于缓存中，有一部分是位于阵列中的，此时我们需要让 Mover 将数据从阵列中移动到缓存中。注意：
   1. 如果在现在的状态下，你的 appdata 是 Cache only 的，但是你仍然看到 Exclusive access: no，这是因为曾经某个时刻你为 appdata 设置了阵列存储的选项（以老版本的术语来说，就是 use cache 不是 only，而是 yes 和prefer 的选项），那么在那个时间段内，shfs 可能会将数据文件调度到阵列上。此时即便你讲 appdata 设置为 cache only，Mover 也不会自动将文件从阵列迁移到缓存。修改共享目录的这些相关设置只会影响新文件，而不会直接影响已有文件。
   2. 在上面这种情况下，你需要首先恢复缓存-阵列两级缓存架构，然后将 Mover 行为设置为 prefer cache（在 6.12,0 的属于下，是将 Mover action 设置为 Array -> Cache。然后运行 Mover 完毕。这时 Mover 会将还停留在阵列上文件移动到缓存（当然前提是的缓存的空间要够）。
   3. 完成上面的操作之后，我们再将 appdata 设置为 cache only 的形式（Primiary Storage 为缓存，无 Secondary Storage），这时我们应该能够看到 Exclusive access 变成了 yes。

3 结语

上面的这套操作，能够极大改善 Nextcloud 在 Unraid 上的表现。其他的应用也会有很大的改观（例如 Jellyfin 的打开和搜索速度会有质的提升）。

最近在 Unraid 升级 6.12.x 版本以后会偶发性的产生一个 Bug，其表现为 Unraid 网页无法打开（这里是指访问 Unraid IP 地址无法访问 Web 管理界面）。这个问题实际上是由于 Unraid 上的 Nginx 服务失去响应导致的。这种情况下我们只需要干掉 Nginx 进程并重启就可以了。

首先通过 ps -aux | grep nginx 找到 Nginx 主进程的 PID，然后通过 kill -9 <PID> 干掉进程。要再次启动 Nginx，可以运行

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cd /etc/rc.d/
./rc.nginx start

注意通过 ./rc.nginx restart 在正常情况下可以重启 Nginx 服务，但是在 Nginx 处于无法响应的状态时，这个脚本无法杀死 Nginx 进程，必须要手动终止。

在 Ubuntu 中彻底删除一个用户涉及到几个步骤，不仅仅是删除用户，还可能包括删除与用户相关的数据。以下是步骤指南：

1. 确保用户未登录: 在删除用户之前，最好确保该用户未登录。你可以使用 who 命令来检查哪些用户当前已登录。

   1

   who

2. 删除用户: 使用 userdel 命令删除用户。如果你还希望删除用户的主目录和邮件池，可以使用 -r 选项。

   1	sudo userdel -r username

   其中，username 是你想删除的用户的用户名。

   注意：-r 选项会删除用户的主目录（通常是 /home/username）。确保你已经备份了所有重要的数据！

3. 检查文件系统: 即使删除了用户和其主目录，可能仍然在文件系统上遗留一些属于该用户的文件。你可以使用 find 命令来搜索这些文件：

   1	sudo find / -user username

   这将列出所有属于 username 的文件。根据你的需要，你可以手动删除这些文件或更改它们的所有权。

4. 删除用户的 cron 作业: 如果用户配置了任何 cron 作业，你还需要手动删除它们。检查 /var/spool/cron/crontabs/username 是否存在，如果存在，删除它。

   1	sudo rm /var/spool/cron/crontabs/username

5. 其他服务或配置: 如果该用户有其他特定的配置，例如在 /etc/sudoers 中的条目或在其他服务中的特殊访问权限，你需要手动检查并删除它们。

请在进行任何删除操作之前确保备份所有重要数据。确保你明确知道正在执行的操作，避免意外删除重要文件或配置。

这是 Meta 最近发布的一篇挺火的论文，标题就是 Segment Anything，也可以称之为 Segment Anything Model，简称 SAM。这个模型的野心很大，试图建立起一个“大一统”的分割模型，可以对任意类别的元素完成像素级分割；

为了达成这个任务，作者建立了一个极为庞大的数据集，包含了 1100 万个样本上的 10 亿个 Mask。这个数据集的名字叫做 SA-1B。作者还引入了一个 promptable segmentation 的概念，即我们可以通过输入文本来控制被 Segment 标记出来的像素集合的类别，如上图 (a) 所示。

参考大语言模型中在近期取得突飞猛进的进展，如果在图像领域也构造出足够强大的通用模型成为一个新的热点。本文的目标就是为图像分割任务训练一个基础的通用模型。另一个重点是将图像分割筒 Prompt 工程集合起来。

1 头条

1.1 政经

• 习近平同乌克兰总统泽连斯基通电话，双方就中乌关系和乌克兰危机交换了意见。¹

1.2 科技

2 其他

1 头条

1.1 政经

• 中国2023年一季度GDP284997亿元，同比增长4.5%，超出市场预期的4%；一季度GDP比上年四季度环比增长2.2%。¹

• 中国驻法国大使卢沙野4月21日在访谈中有关“前苏联国家不具独立国家的主权地位”等言论引起欧美国家广泛挞伐。中国外交部发言人4月24日被问及是否认可其言论时称，“中方尊重苏联解体后各加盟共和国主权国家地位”。²

  • 不就是口嗨么？谁不会啊~

• 孟加拉国与俄罗斯同意以人民币结算核电站项目3亿美元款项。³

1.2 科技

• 星舰发射失败。美国当地时间20日8时许星舰发射，但在发射3分钟后，“超重型推进器”部分似乎未能分离，在高空发生爆炸。这是 SpaceX 星舰的首次发射。⁴

• Dota2 发布 7.33 “大展宏图”更新。本次更新重做了地图。⁵

2 其他

• 苏丹冲突持续超过一周，各国加紧撤侨行动。⁶

  • 苏丹武装部队宣布夺回陆军司令部控制权 已从相持转向清剿。⁷

• 最近中文网络流传一种说法，称俄罗斯开始实施电子征兵令，当一个俄罗斯青年征兵码变红时，就需要前往征兵处报道。⁸ 但澎湃新闻考证此事可能为假⁹。

• 北京长峰医院住院部东楼发生火情，21 人死亡。¹⁰

时隔很久还是恢复 Weekly 的习惯！

1 头条

1.1 政经

• 巴西总统卢拉访华：时隔 12 年再次担任巴西总统的卢拉于 12 至 15 日展开访华之旅，重点关注经贸领域的双边合作，以及和平解决乌克兰战争等方面的议题。¹
  • 中华人民共和国和巴西联邦共和国关于深化全面战略伙伴关系的联合声明（全文）²

• 美国机密文件泄露事件嫌疑人被捕，为一名 21 岁的空军国民警卫队成员 杰克·道格拉斯·特谢拉，他涉嫌泄露含有一系列国家安全机密的数十份高度机密文件，其中包括美国能够对俄罗斯进行的监视范围。³

  • 《纽约时报》称，这些文件还透露出华盛顿也一直在监视乌克兰、以色列和韩国等亲密盟国的领导人，这令美国与盟国的关系变得复杂。⁴

• 德国外长贝尔伯克访问中国。4月13日，德国外交部长贝尔伯克抵达中国港口城市天津，开始她为期三天的中国之行。⁵

• 传言美国海军“里根”号航空母舰发生严重核泄漏事故，目前“里根”号。⁶

• 4 月 14 日晚，中国在境内实施了一次陆基中段反导拦截技术试验，试验达到了预期目的。⁷ 这相信是2010年1月以来，中国官方第六次公开证实陆基中段反导拦截技术试验，并宣布试验取得成功。不过，有军事学者认为，中国实际试验的次数远不止这些。⁸

1.2 科技

• 微软宣布开源 Deep Speed Chat，帮助用户轻松训练类ChatGPT等大语言模型。据悉，Deep Speed Chat是基于微软Deep Speed深度学习优化库开发而成，具备训练、强化推理等功能，还使用了RLHF（人工反馈机制的强化学习）技术，可将训练速度提升15倍以上，成本却大幅度降低。例如，一个130亿参数的类ChatGPT模型，只需1.25小时就能完成训练。⁹

2 其他

• 在美国南部德克萨斯州的一个奶牛场发生爆炸并引起火灾后，统计有超过18000头奶牛死亡、一名牧场工人受重伤，这是当地有记录以来最严重的牛舍火灾。¹⁰
• 苏丹非法军事组织快速支援部队星期六（4月15日）称，他们已占领总统府、陆军总司令布尔汉将军的住所、喀土穆机场和北部的麦洛维军事基地。¹¹
  • 苏丹首都发生激烈交火，已经导致 25 人死亡，至少 183 人受伤，邻国决定关闭边界。¹²

本文的标题是 Adaptive Multi-scale Detection of Acoustic Events。这是清华大学电子系何亮老师团队在 2019 年的工作。

声音事件检测（AED或SED）的目标是预测给定音频段中目标事件的时间位置。这项任务在安全监测、声学预警和其他场景中起着重要作用。然而，数据不足和声学事件来源的多样性使AED任务成为一个艰巨的问题，特别是对于普遍采用数据驱动方法的情况。本文从分析声学事件的时频域特性入手，表明不同的声学事件具有不同的时频尺度特征。受到这个分析的启发，我们提出了一种自适应多尺度检测（AdaMD）方法。通过利用沙漏神经网络 (hourglass neural network) 和门控循环单元（gated recurrent unit, GRU）模块，我们的AdaMD在不同的时间和频率分辨率下产生多个预测。随后采用自适应训练算法，将多尺度预测相结合以增强整体能力。在2017年声学场景和事件的检测和分类（DCASE 2017）任务2、DCASE 2016任务3和DCASE 2017任务3上的实验结果表明，AdaMD在事件错误率（ER）和F1分数的指标上优于已发表的最先进竞争对手。我们收集的工厂机械数据集上的验证实验也证明了AdaMD的抗噪能力，提供了实际应用的证明。

1 Introduction

AED 问题的主要挑战：

1. 数据极度不均衡；
2. 事件具有多样化的特征；
3. 时运频域尺度不一：这句话说的是不同的时间具有不同的时域长度，以定长音频输入为基础的检测模型的有效性存在问题；

AdaMD 的网络架构如上图所示。此网络由一个 CNN 网络和一个 RNN 网络组成。其中，CNN 部分的网络架构被称为 Hourglass，这种网络架构在计算机视觉领域被广泛应用于关键点检测，其优势在于其可以在多种时频分辨率的条件下进行特征提取。在 RNN 部分，作者采用了 Gate Recurrent Unit (GRU) 模块来处理 CNN 模型输出的每个通道，从而处理时域信息。GRU 的输出会经过一个上采样流程的处理，使得各个通道的输出具有相同的尺寸。

2 声音事件检测任务的类别

1. 多事件检测：同一时间段内有多个事件发生，检测模块除了检测是否有事件发生，还需要给出事件的类别。
2. 弱监督事件监测：理想情况下，标注数据应该包含事件的类别和起止时间。但是这样标注工作会比较多，如何在只标注的类别的情况下，让模型学习出事件的起止时间是一个挑战，目前这个问题巨解决的还不是很好；
3. 异常事件检测：如何检测我们不知道的异常事件？

这次要读的文章是 CADTransformer: Panoptic Symbol Spotting Transformer for CAD Drawings

这篇论文介绍了一个名为CADTransformer的新框架，用于自动化CAD图纸中的全景符号识别任务。该任务需要识别和解析可数对象实例（如窗户、门、桌子等）和不可数的物品（如墙壁、栏杆等），并在CAD图纸中进行标记。该任务的主要难点在于图纸中符号的高度不规则的排序和方向。现有方法基于卷积神经网络（CNNs）和/或图神经网络（GNNs）来回归实例边界框并将预测结果转换为符号。相比之下，CADTransformer直接从CAD图形原始集合中进行标记，通过一对预测头同时优化线条级别的语义和实例符号识别。此外，该框架还通过几个可插拔的修改增强了主干网络，包括邻域感知自注意力、分层特征聚合和图形实体位置编码等。此外，该论文还提出了一种新的数据增强方法，称为随机层（Random Layer），通过CAD图纸的分层分离和重组来进行数据增强。最终，CADTransformer在最新发布的FloorPlanCAD数据集上，将先前的最先进水平从0.595提高到0.685，展示了该模型可以识别具有不规则形状和任意方向的符号。

1 Introduction

1.1 关于 CNN 网络的准确性问题

在 CAD 文件中对图元要素分类的任务在本文中被称为 Symbol Spotting。这类任务在建筑行业和其他工业领域都要广泛的应用前景。Symbol Spotting 任务分类的目标是具有几何特征或更多异质特征的图元要素，不同的是，传统的基于计算机视觉，尤其是基于 CNN 网络的图像分割任务，其分割的目标元素是同质化的像素。由于存在遮挡、非均匀聚集、制图风格差异等原因，Symbol Spotting 任务具有较大的难度。

传统的 Symbol Spotting 采用的是一种名为 Query-by-example，望文生义地来看，这些方法需要提前指定特定的符号构成，然后以匹配的方式寻找图面中与之类似的元素。这种方法显然无法适应现实中复杂多变的画图方式。近年来也涌现了一些基于机器学习的方法，他们提出使用 CNN 方法来解决 Symbol Spotting 问题。但是将 CAD 矢量数据本身转化成位图天然就引入了精度损失，这使得这些方法存在先天性不足。

这篇论文的团队在之前的发表的论文中提出了 FloorPlanCAD 数据集。基于这个数据集可以训练能够进行 Panoptic Segmentation Task 的模型。这类任务是综合了实例分割和语义分割的复合任务。在 CAD Symbol Spotting 场景，这意味着需要同时得到图元级别的类型归属和具有语音含义的每个建筑构件的识别。

本文的作者通过引入图卷积神经网络 (GCN) 来解决 Symbol Spotting 问题。GCN 网络可以给出每个图元的语义信息，同时还有一个 CNN 网络来给出“可数”构件的实例分割结果。

1.2 Transformer 的作用

基于 Transformer，可以在不预先定义图连接结构的情况下，基于注意力机制推断到 tokens 之间的全局关系 (Transformers reason global relationships across tokens without pre-defined graph connectivity, by instead learning with self-attention)。这使得 Transformer 可以在 panoptic symbol spotting 任务中替代 GCN 的作用。但是标准的 Transformer 在这类任务上的使用仍然存在一些挑战：

1. Tokenization and position encoding of graph symbols：前者是编码的问题，后者则是典型的 ViT 引入的问题。典型的 ViT，即 Visual Transformer 会将每个图像划分成 14×14 或者 16×16 个 Patch，即 token，同时基于这个二维网格分布可以将这些 token 的顺序线性化，并组合在一起。不过在 CAD 数据中，图元数据的排列是无序的，且坐标数值属于连续的实数空间，并非离散化，这和栅格化的图像有根本性的不同。
2. Inmense set of primitives in certain scenes. ViT 的全局注意力机制的复杂度相比于 token 的数量是四次方的，如果是处理 CAD 数据，由于图元的数量非常庞大，这个数量级的复杂度是无法处理的。
3. Training data limitations. ViT 架构能够提供更多灵活性的同时，其对数据的需求量也更大了。

作者提出的 CADTransformer 旨在成为一个通用的框架，可以被轻易地和现有的 ViT 骨干网络整合起来。

CADTransformer 是作为一个完整的 ViT 处理 Pipe 的一部分被插入到图像处理流程中。

2 Methodology

2.1 Overview

一般意义上的 Panoptic symbol spotting 任务可以表述为 Fp:ek↦(lk,zk)∈L×N，其中 ek 表示一个基础图元。lk 和 zk 分别是此图元的语义标签与实例索引。对于输入的 CAD 矢量图纸，我们首先将其拆解成基础图元要素（弧线、多段线等），并将图纸转换成栅格化后的位图。图元的嵌入的获取方式是将每个图元投影到一个预训练的 CNN 网络输出的二维特征图上。基于这个这样获取的嵌入，使用一个标注你的 Vision Transformer 以及作者提出的可插拔的附加网络，模型可学习到不同的 Token 之间的关系。Transformer 层后面跟着的是 Two-Branch heads 结构，我们可以通过这个结构来优化图元级预测的精度。本文提出的模型的整体结构如下图所示

具体而言，图元 Embeding 获取的方式是将图纸的栅格化图像输入 HRNetV2-W48 这个预训练网络。此网络是一个多级多分辨率的网络，我们取不同分辨率的分支，拼成一个 (48+96+192+184)×H×W 的张量。对于每个几何图元，我们将其中心点投影到这个张量的第二、三个维度张成的平面上，去第一个维度的特征值构成特征向量。这样最终得到所有 token 的 Embedding 就是 ftoken∈RN×C，其中 N 是图元的数量，C 是 Embedding 的维度。

2.2 Two-Branch heads

如前文所述，Two-Branch heads 提出的目的是优化预测精度。TBH 层以 Transformer 骨干网络输出的几何 Embedding 为输入。

2.2.1 语义分割

对于聚合后的 Transformer 特征输出 ftrans，施加一个 MLP 层，可以生成一个语义分数 S=(c1,c2,…,cN)∈RN×lclass。损失函数使用交叉熵 Lsem。

2.2.2 实例分割

CAD 图纸场景中的实例分割结果无法简单地用 BoundingBox 来表示。作者提出了一个新的方法，不是在像素图像中预测 2D BoundingBox，而是针对每个图形实体预测一个偏移向量，以便将实例实体聚集在一个公共的实例中心周围。为了更好地将实例相关的图元聚类在一起，作者使用一系列的 MLP 来编码图元的 Embedding，进而产生 N 个偏移向量 O={o1,o2,…,oN}∈RN×2。针对这个偏移量的训练使用 L1 损失函数。

Lreg=1∑imi∑i∥oi−(ci−pi)∥⋅mi(1)

其中 m 是一个指示变量组成的向量，只有可数构件的图元参与这个计算。在经过这个 Offset 量处理之后，可以用聚类算法对偏移后的图元中心点进行聚类。

2.3 Improve Transformer Backbone Design for Better Spotting

ViT 骨干网络以上述编码层的输出，即 Tokenization Module 的输出作为输入，执行自注意力机制，并生成送往 Two-Branch Head 网络的特征表示。

2.3.1 Self-Attension with Neighbor Awareness

典型的 ViT 的架构由多个 Transformer 层组成，每层包含一个 self-attention 模块和一个前馈网络（Feed-Forward Network) 。自注意力机制的计算方式为：

Attention(Q,K,V)=softmax(QKT√C)V(2)

其中 Q,K,V∈RN×C 分别是 query, key 和 value 矩阵，N 和 C 表示样本数量和隐藏层维度。

然而，图纸中图元的数量非常多，因此全局注意力复杂度太高。为了解决这个问题，作者提出以下改进方法。

2.3.2 Self-attention with k Neighbors

让注意力机制的计算只在图元最邻近的 k 个邻居之间进行计算，这样可以限制复杂度随着图纸规模增长的速度。这里的临近关系通过计算起始点和终止点的距离来实现。

ei={estart i=(xstart i,ystart i),eend i=(xend i,yend i)}D(pi,pj)=√(xi−xj)2+(yi−yj)2Dmin =minpi∈{estart i,eend i},pj∈{estart j,eend j}∣D(pi,pj)(3)

其中 estart 和 eend 表示图元 e 的起始点和终止点，i 是目标图元，j 表示其他图元。增加注意力机制计算中考虑的临近的图元数量可以增加感知的范围。作者提出的 Transformer 主干网络划分成了若干个阶段，每经过一个阶段会提提高 k 的值。

2.3.3 Multi-resolution Feature Fusion

我们将不同阶段得到的特征输出整合起来，令 ftrans=mean(∑iftransi)

2.3.4 Graphic Entity Position Encoding

由于图元数据天然来自于二维欧式空间，因此可以的比较容易的定义位置编码：

b=MLP(pi−pk)Attention(Q,Kk,Vk)=softmax(QKkT√C)(Vk+b)(4)

2.4 Random Layer Augmentation

本章节介绍的是一种数据增强策略。这个策略很简单，就是利用 CAD 图纸的图层结构信息，将图层划分为是哪个类别，分别是 Thing layer, Stuff layer 和 Background Layer。我们让这些层内随机挑选出的若干层组成新的图纸。

遇到这样一个蛋疼的问题，我有一台服务器，上面部署了一个 web 服务，同时我也想把这个服务器作为客户端连入一个 OpenVPN 虚拟网络，并且我希望服务器上的程序能够通过 OpenVPN 的网关来访问外部网络，这主要是为了隐藏服务器的身份。但是在 OpenVPN 连接之后，原有的 Web 服务将无法访问。通过调试分析可以法线，造成这一现象的原因是 Web 服务的响应包也被路由配置路由到 OpenVPN 的 tun0 接口中。这导致响应无法返回给原来的请求服务器。如何解决这个问题呢？

如果你在网络上搜索这类问题你会发现各种文章给出的方案一般都是为 OpenVPN 的配置文件添加 route-nopull 选项来阻止 OpenVPN 设置客户端路由，但是这会导致客户端的对外访问无法通过 VPN 进行。事实上，从 IP 路由的角度来看，如果我的服务器是 A，而某个访问 Web 服务的 IP 是 B，同时 B 也可能是 A 试图访问的外部的目标服务提供者。对传输层路由而言，A 给 B 的 Web 服务响应和 A 主动发往 B 的请求是无法区分的。从这个角度来看，要达成 inbound 和 outbound 流量分别路由似乎是不可能的。

但是其实我们有一个突破点：那就是 Web 服务总是在本机使用固定的端口和请求者通信，我们可以通过端口来区分 inbound 和 outbound 流量。首先我们输入下面的命令：

1

iptables -t mangle -A OUTPUT -p tcp -m multiport --sports 80,443 -j MARK --set-mark 1

在这个命令中，我们会让路由表观察从本地的 80 和 443 端口发出的包，并给这些包打上一个特定的标签（--set-mark 1 的作用）。然后输入下面的命令：

1

ip route add default via [gateway addr of eth0] dev eth0 table 100

这个命令会创建一个新的路由表 table 100，然后在这个表中加入一个默认路由，将流量送往原有的网关。然后再运行下面的命令：

1

ip rule add fwmark 1 table 100

这个命令会让带有标记 1 的包使用 table 100 路由表进行路由。运行完上面的配置后，web 服务就可以正常访问呢了。

以上方法是在 ChatGPT 的协助下摸索出来的，我的提问是：

如何通过 iptables 或者 route 命令，让访问 80 与 443 端口的包使用 tun0 接口，而访问其他端口的包使用 eth0 接口？

GPT 的回答是

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iptables -t mangle -A OUTPUT -p tcp -m multiport --dports 80,443 -j MARK --set-mark 1

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ip route add default dev tun0 table 100
ip rule add fwmark 1 table 100

1

ip route add default dev eth0

在之前的文章SSH隧道:访问翻墙服务器的临时性手段 的时候介绍了一种使用 SSH 隧道进行端口映射，进而进行手动的流量混淆的技术。就稳定性来说这个方案是经受了考验的。在过去几年里，无论任何时候 SSH 隧道都是能够提供稳定可靠的链接的。不过，SSH 隧道的性能是一个问题。根据 Stackoverflow 上的 这个问题下的回答 来说：“当你通过TCP隧道传输TCP时，性能问题就会出现，因为您有两个层执行自适应纠正”。在这篇文章里面我介绍一个较新的方案。

1 简介

新的方案设计一个新的工具：spiped(github)。spiped是一种安全的、轻量级的加密通信工具，可用于在不安全的网络中传输敏感数据。它的设计目标是提供简单、易于配置和使用的加密通信，而不需要复杂的密钥管理或公钥基础设施。spiped使用对称密钥加密算法，可以在客户端和服务器之间建立加密通道。它可以用于保护各种类型的数据流，包括SSH、Telnet、HTTP和SMTP等协议。spiped的另一个优点是它可以在不同的平台上使用，包括Linux、FreeBSD、OpenBSD和Windows等操作系统。

2 使用方法

spiped 的使用非常简单。在 Ubuntu 上可以通过 apt 来安装。也可以自行编译。在完成安装以后，我们首先进入服务端，运行下面的命令生成一个秘钥：

1

dd if=/dev/urandom bs=32 count=1 of=keyfile

其中 keyfile 是生成的秘钥文件，注意将其保管到合适的位置。然后用下面的服务启动 spiped 服务端服务：

1

spiped -d -s '[0.0.0.0]:8025' -t '[127.0.0.1]:25' -k /path/to/keyfile

其中 -s 后的地址是服务端的监听地址，-t 的转发的目标地址，-d 表示将加密的流量从 -s 后的地址解密后发往 -t 后面的地址。这里我们可以填写 Shadowsocks 服务监听的地址。注意 Host 可以保持成 127.0.0.1 的形式。这样，我们可以在防火墙中把 Shadowssocks 的公网监听端口关闭，仅允许从加密隧道访问，这样可以提升安全性。

上面的命令在输入后会自动进入 Daemon 模式运行。

然后我们来到客户端（一般是跳板机），将服务端生成的秘钥文件下载到客户端，运行

1

spiped -e -s '[127.0.0.1]:25' -t $SERVERNAME:8025 -k /path/to/keyfile

其中 $SERVERNAME 是服务端的 IP 地址。注意用 [] 包裹的形式来填写。如果这里说的客户端也是 Shadowsocks 的机器，那么这里的源地址（-s 后的地址）可以写 127.0.0.1，但是如果是跳板机，那么应该写成 0.0.0.0。

客户端的程序也是会自动进入 Daemon 模式运行。

完成设置之后，访问客户端（跳板机）的 25 端口就相当于直接访问服务器的 25 端口。

3 后记

请注意，spiped：

• 需要一个强密钥文件：通过-k选项指定的文件应该具有至少256位的熵。（dd if=/dev/urandom bs=32 count=1是你的好朋友。）
• 需要来自/dev/urandom的强熵。（确保您的内核的随机数生成器在引导时被种子化！）
• 不提供任何防止通过数据包计时泄露信息的保护：在spiped上运行telnet会保护密码不会被直接从网络中读取，但不会掩盖输入节奏。
• 对于交互式会话，可以显着增加带宽使用：它以1024字节的数据包发送数据，并将较小的消息填充到此长度，因此如果不能与相邻字节合并，则1字节的写操作可能会扩展到1024字节。
• 使用对称密钥——因此，任何可以连接到spiped“服务器”的人也可以冒充它。

Proxifier 是一款网络工具软件，可以帮助用户通过代理服务器进行网络访问，实现匿名化、翻墙、加速等功能。支持多种代理协议，规则管理，流量监控和日志记录等功能，提高网络连接的灵活性和智能化。注意 Proxifier 本身并不是一个代理软件，也不是一个 VPN 软件，其作用是控制其他其他软件访问代理的方式。

上一篇文章我提到了可以试用 Proxifier 来解决通过 Shadowsocks 代理访问呢 ChatGPT 频繁出现 Something Went Wrong 的问题，在本文中我们来展开讲一下具体的做法。

1 准备工作

1.1 软件下载

Proxifier 的官方网站是 https://www.proxifier.com/，其正版价格较贵，约 40 美元。不过，较早的 2.x 版本存在破解版。读者可以根据自己的经济状况来选择。

1.2 代理准备

如同开头提到，Proxifer 本身不是一个代理程序，读者应该自己提前准备好代理。这些代理中，无论是 Shadowsocks、V2Ray 还是其他常见的代理程序，都会在客户端本地重建一个 Socks5 代理，这一般都可以在代理客户端程序的配置或者服务器设置中看到。下图给出的是 Shadowsocks-NG 客户端在 macOS 中的系统配置，可以看到程序在本地 (localhost) 的 1086 端口创建了一个 Socks5 代理。

这个代理会被进一步转成 http 代理，从而被浏览器使用，这个转换过程是导致 ChatGPT 链接不稳定的元凶。接下来我们要使用 Proxifier 让 ChatGPT 直接使用 Socks5 代理。

2 设置 Proxifier

2.1 添加代理

我们以知乎上这篇文章为范本简要讲一下设置过程。首先我们需要将现有代理软件提供的 Socks5 服务告知 Proxifier，这通过添加代理服务器实现。

注意一般各种代理软件在本地创建的代理都是无需验证的，我们可以取消验证启用。输入设置之后，可以点击检查确认设置是否正确。

3 设置规则

为了让 ChatGPT 的访问能够通过 Proxifier 访问代理，我们需要配置 Proxifier 的代理规则。

添加代理规则的页面如下：

我们有两种方法引导 ChatGPT 的网络访问：

1. 我们可以选择下载 ChatGPT Desktop 客户端，然后通过代理规则中应用程序过滤规则找到 ChatGPT 程序，然后让目标主机为空（这意味着所有的目标主机都会服从本规则）；
2. 将应用程序部分置空，然后在目标主机中填入 ChatGPT 访问的域名。经过我的试验发现，填入 chat.openai.com; challenges.cloudflare.com; *.openai.com; 即可。

事实上，因为 Proxifier 能够全局性地处理所有网络访问，因此，第二种方法对于使用 ChatGPT Desktop 的用户来说同样有效。下图是完整代理规则。

至此我们就完成了设置，你可能需要重启浏览器才能能让 Proxifier 成功地引导 ChatGPT 的流量。

由于国情原因我们使用使用 ChatGPT 需要使用各种形式的代理，这时我们肯能会发现在与 ChatGPT 对话的过程中可能会出现下面的错误：

这种错误一般在我们再让网页空闲一段时间（通常是一分钟）后再次提问时出现。当然，去 OpenAI 的帮助中心是不会搜到什么有用的信息的。如果你去检索这个问题，你能得到的最好答案是在出现这个页面之后刷新页面，然后回到对话窗口继续对话即可。但是刷新后如果再次出现空闲窗口的情况，这个问题会反复出现，因此你在对话中就不得不反复地刷新页面，再加上每次页面重载你都需要去勾选 Cloudflare 的机器人验证框，这就会极大程度上拖慢我们的速度，影响产品体验。

这个问题是否可能是由于我翻墙访问导致的呢？我使用的翻墙软件是 Shadowsocks，经过一番搜索，一个 Github Issue 的讨论给了我灵感。

尽管讨论的题目和 ChatGPT 没有直接关系，但是这个回复提到，Shadowsocks 在构建代理管道时，会在客户端使用 Privoxy 来讲 Socks5 代理转换成 http 代理，进而被浏览器使用。Privoxy 的配置中包含了 Socket 连接时长方面的控制。于是我查看了我本地的 Shadowsocks 使用的 Privoxy 的配置文件，这个文件在 MacOS 中位于 /Users/lena/Library/Application Support/ShadowsocksX-NG/privoxy.config 文件。

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toggle  1
enable-remote-toggle 1
enable-remote-http-toggle 1
enable-edit-actions 0
enforce-blocks 0
buffer-limit 4096
forwarded-connect-retries  0
accept-intercepted-requests 0
allow-cgi-request-crunching 0
split-large-forms 0
keep-alive-timeout 5
socket-timeout 60

forward         192.168.*.*/     .
forward         10.*.*.*/        .
forward         127.*.*.*/       .
forward         [FE80::/64]      .
forward         [::1]            .
forward         [FD00::/8]       .
forward-socks5 / 127.0.0.1:1086 .

# Put user privoxy config line in this file.
# Ref: https://www.privoxy.org/user-manual/index.html

可以看到 keep-alive-timeout 和 socket-timeout 这两个选项设定的超时时间都比较低。我做了下面两个尝试：

1. 将这两个设置调高，并重启 Shadowsocks，但随后发现 Privoxy 重置了设置文件；
2. 我手动 kill 掉正在运行的 Privoxy 并且手动使用更新后的 config 文件调起一个新的进程，但是仍然没有解决 Something went wrong 的问题；

至此，我也不想和 Privoxy 纠缠下去，既然问题出在 Socks5 代理转 Http 代理的环节，我们可以使用 Proxifier 这个软件直接使用 Shadowsocks 提供的 Socks5 代理，就可以很好地解决这个问题。

Proxifier 的教程网上非常多，我就不在这篇文章里赘述了。

Proxifier 的使用参加我的文章：如何使用 Proxifier 来进行流量代理控制

这次阅读的论文是 SceneHGN: Hierarchical Graph Networks for 3D Indoor Scene Generation with Fine-Grained Geometry，这是今年（2023）年发表在 IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence 期刊上的文章，作者来自中科院。

作者在这篇文章里面提出 SceneHGH 网络来解决三维室内场景生成的问题。这个模型统筹考虑了房间的空间立体关系与每个待放置物体的形态细节。因此这个模型可以以细致的结合细节生成房间布局。为了让学习过程更加可控，作者引入了功能区 (Function Regions) 这一中间概念来串联起房间与待放置实体。为了确保模型的合理性（Plausibility），作者使用的基于图的表示形式同时包含了链接不同层级的父子节点的垂直边与连接同级别子节点的水平边。

作者使用的生成网络是一个基于可变自动编码器 (variational autoencoder, VAE) 条件式递归神经网络 (conditional recursive neural network, RvNN)。在给定放假你的边界条件的情况下，此网络可以生成具有良好几何表达形式的房间排布。

1 Introduction

在此章节中的行业背景我们暂且不表，主要关注其场景构建与假设条件。

现有的针对三维室内场景的排布工作往往是部分的，例如大部分工作着眼于生成家具的排布，但是并未包含家具的几何结构细节，或者只能从有限的现有家具几何形状中有选择性地布置。但是家具布局和家具的几何形态二者在排布问题上是存在关联的，将这二者拆解成独立的两个步骤可能导致形成一些次优结构。本文提出的架构是一个端到端的架构，可以将布局与几何结构统筹起来考虑。

当然，这种统筹方法会存在很多挑战。一个房间内的各个要素构成了一个天然的垂直层级结构：房间内包含多个家具对象，每个家具对象也可以由多个灵活子组件构成。房间内的对象数量可能很多（3D FRONT 数据集中的一个房间最多可以包含 188 个对象），这使得学习会比较困难。考虑到在大型房间中，部分对象之间内部会存在一定的关联（例如若干个椅子围绕着一个桌子摆放），作者引入了 Function Regions 的概念，如用餐区，沙发区等。功能区概念作为一个中间层在房间与具体的对象之间，作为一个衔接桥梁。

在生成一个室内场景时，房间的形状会预先给定，作者将房间形状拆解为单元格，这个单元格的编码被视为是房间生成过程的一个输入条件。为了确保模型的合理性，需要利用对象之间的丰富关系信息。这些关系包括垂直关系：功能区必须位于房间边界内，对象必须要在功能区内部；以及水平关系：对象的对称性，邻接关系，对象内的组件之间的对称性等。因此，作者提出的分层图网络是一个基于 VAE 的 RvNN 网络，此网络具有 4 层，分别是房间、功能区、对象以及对象组件。在图中，作者精心设计了节点之间的边来体现约束关系。训练如此大的网络也是富有挑战性的，作者提出了一种多阶段训练策略来保证续联的稳定性和有效性。

作者结合了多个开源数据集，包括 3D-FRONT，PartNet 等。

2 Related Works

暂略

3 Overview

3.1 分层图表示

作者提出将三维室内场景表示为一个分层树结构，分为房间、功能区、对象以及对象组件四个层次。

室内场景中的三维对象由多个组件组成，作者将对象组织为其组件的 n-ary 分层树结构，此结构中包含了各个组件的几何表示及其连接关系。每个对象的编码会包含其组件的结构信息，及其布局信息。

在整个场景结构树中，作者同时编码了不同层级之间的对象的丰富关系。除了天然了父子垂直关系之外，同一层的节点之间也有水平关系（可以是多对多关系，这种关系表示为图中的 hyper-edge constraints）。

3.2 分层图网络

作者提出的网络架构包括一个房屋布局编码器（room layout encoder），一个场景层次结构编码器（scene hierachy encoder）以及一个场景层次结构解码器（scene heirachy decoder）。其中房间布局编码器以房间边界的分解梯度表示（deformation gradients of the floor boundary）作为输入条件，并提取处一个向量。此向量被用于解码器的输入条件。场景分层编码器完成了从房间级别逐级向下到功能区级别，对象级别并最终到对象组件几何级别，逐层地、递归地将房间多层体系映射到的通用隐藏空间（类似神经网络的隐藏层？）中（这句话很难翻译，原文是 The scene hierarchy encoder maps the indoor scene hierarchies from the room level to the functional region level, the object level, and finally down to the object part geometry level into a common space hierarchically and recursively)，解码器的作用正好相反。

在编码过程中，家具级别的对象首先用一个预训练的 DSG-Net 编码、然后结合对象的特征及其在区域中的位置信息，功能域级别的特征被提取出来。最终，房间级别的特征政和路所有区域级别的信息。解码操作的过程为编码的逆操作。在编解码器的训练过程中，若干图消息传递操作被用来提取对象之间的关联与约束关系。下图展示了在场景生成过程中不同要对象之间的二元关系以及多对象之间的关系（hyper-edge）。

4 分层图表示(Hierarchical Graph Representation)

4.1 分层节点拆解

考虑一个三维室内场景，作者提出如下的分层结构，共分为四层，分别是房间层级、功能区域层级、家具层级以及对象组件几何层级。其中对象层级与对象组件几何层级在 PartNet 中有已经引入，而功能区层级为本文的创新点。每个层级的节点定义如下：

区域：根据家具对象的功能作用，功能区将整个室内场景的对象划分成若干个组，这样可以提高一致性，并更有利于学习过程。不同类型的房间通常有多重不同类型的功能区域。显式地构建这些区域的语义概念不仅为场景生产结果提供了许多有意义的语义标签，同时有利于更好地组织每个房间中的大量对象。另外，由于 RvNNs 模型的能力限制（capacity limit），作者也无法将同一个房间内的大量节点直接作为单一房间对象的子节点。

在实现过程中，作者使用 DBSCAN 空间聚类方法将每个场景划分成若干个更小的功能区域。DBSCAN 算法是一种基于密度的无参数聚类算法，分蔟的数量是自适应的，不需要预先指定。通过 DBSCAN 算法啊，所有的对象可以根据其空间临近性质进行分组，这种空间临近的性质，通常与其功能性相关。每个功能区的功能定义由其中面积最大的对象决定。对于一些的显然不合理的划分，作者会提出算法进行人为修正。

总结来看，对一个三维场景 S，有 S={⟨g1,g2,⋯,gK⟩,Rregion}，其中 gi 表示第 i 个分蔟（功能区域），Rregion 意味着功能区域之间的水平连接。

对象：在我们将室内空间划分为多个功能区域之后，每个功能区域内会包含多个家具对象。每个对象的形状 Oi∈gk,1≤k≤K 由一个 Mesh 几何对象描述，描述信息还包括其语义类别，以及空间位置信息。我们给出正式定义： gi={⟨O1,O2,⋯,OM⟩,Rregion}，其中 Oi 表示功能区中的第 i 个对象，Robject 表示对象之间的水平关系。

对象组件：作者是会用 PartNet 形状分层结构来讲每个三维几何形状划分成具有与含义的组件树，将其组织为一个 n-ary 分层树结构，改结构的不同层表示了不同精细度的拆解结构。具体而言，每个对象 Oi 被拆解为若干个部分 PjOi，这些部分由分层结构 HOi 组织起来，不同的部分之间存在二元或者 n-ary 关系 ROi。每个组成部分 PjOi 具有一个预定义的语义标签和一个 Mesh 形式的几何表示 GjOi。组件之间的关系集合遵循了 StructNet 中的做法。

4.2 Edge Relationships

在一个场景分层结构中，我们考虑两类节点关系，分别是：

1. 父子节点之间的垂直关系；
2. 同级别节点直接的水平关系；

相比于之前的工作，本文在二元关系的基础上引入多元关系。这种超关系（hyper edge）可以让我们生成的室内场景更加真实合理。

一个非常类似的工作是 GRAINS。在这个工作中，作者用三个关系来描述对象和墙体之间的关系，分别是 supporting, surrounding 以及 co-occurence。不同于 GEAINS，我们在这里采用了更加精确的关系描述，包括二元关系： adjancency (τa)，translational symmetry (τt), reflective symmetry (τr)， rotational symmetry (τr)， 以及多元关系 parallel collinearity τnp. n-fold rotational symmetry (τnr)。

4.2.1 垂直关系

垂直关系描述了父子节点知己的关系，包括：

• 房间跟节点与功能区域之间的关系；
• 每个功能区域包含多个家具对象；
• 每个家具对象由多个组件组成；

此外，我们还额外引入了两个垂直关系：直接将房间跟节点和对象层连接起来：

• ev1： 一个对象的倾转 bbox 需要与房间的边界对齐 (the oriented bounding box of an object may have to align with the room boundary in some scenes.)；
• ev2：每个生成的对象需要位于房间边界内部；

这种跨层垂直边可以提高生成结果的合理性。

4.2.2 二元水平关系

水平关系发生在同级别的对象之间，用来描述具有同一个父节点的兄弟节点之间丰富关系与约束。基于形状生成领域的已有工作启发，我们定义了四种二元关系：adjancency (τa)，translational symmetry (τt), reflective symmetry (τr)， rotational symmetry (τr)。对于邻接关系，我们定义两个组件邻接，如果他们的最小间距低于 0.05ׯr，其中 ¯r 为两个组件的外接圆的平均半径。对于对称关系，作者遵循一个已有工作来定义 τt,τr,τo。这些二元边于训练输入时在对象层级自动完成。注意两个节点之间可能存在多个二元关系。、

4.2.3 N-ary hyper-edges

二元关系还不足以充分描述复杂对象布局。例如在下图右侧，除了考虑的对象之间两两关系，最好能够考虑四把椅子环绕桌子布置的的多元关系。又如下图中右图，两个床头柜和床的方向线之间应该保持平行。

本文中我们引入两种多元关系：

1. n 重旋转对称 ehyper1；
2. 平行关系：ehyper2；

多元关系发生一个功能区内的对象层层级。如果我们在任意两个对象之间构建二元关系（用以替代多元关系描述），这会形成一个致密网络，这对训练过程不利。

N 重旋转对称；考虑 N 个对象 O={O1,⋯,ON}，如果满足下面的关系则称他们构成 N 重旋转对称关系：

∃p,∀Oi∈O where i≤N−1CD(Oi+1,Rot(p,2πN)×Oi)≤ϵRCD(O1,Rot(p,2πN)×ON)≤ϵR(1)

其中 CD 表示两个对象之间的 Chamfer 距离。Rot(p,θ) 表示旋转矩阵。p 为旋转中心点，θ 为旋转角度。ϵR 为一个常量阈值。

平行共线性 考虑 N 个对象 O={O1,⋯,ON}，如果他们满足下面的套件则称他们满足平行共线关系：

• 所有对象的二维倾转 bbox 的主轴方向彼此平行（在二维面内）；
• 满足下列等式: ∃v,∀Oi∈O where i≤N−1,∃d∈R∥Ci+1−(dv+Ci)∥2≤ϵT(2)

其中 v 为任意向量，而 d 为任意非负实数，Ci 为 Oi 的倾转 bbox 的中心点 ϵT 为以常量阈值。

5 分层图网络

如前文所属，本文中采用的网络是基于 VAE 的 RvNN 网络。SceneHGN 网络采用场景分层树 S （从房间层级到对象组件层级） 作为输入，房间的边界 bi 作为额外的输入条件。bi 需要通过一个编码器 Encfloor 映射到特征向量的 fbi。S 也经过一个编码器 EncSceneHGN 映射到一个隐藏向量 fS。然后这两个向量被拼接起来，送入解码器 DecSceneHGN 来重建 S。为了训练 VAE 生成模型，我们使用 KL 散度增加了一个正则量，将所有场景的隐藏层空间映射到一个标注你的高斯分布。

由于我们是从 DSG-Net 中获取对象组件层级，因此编码器 $Enc_{PG} 和解码器 EncPG 遵循了 DSG-Net。 利用组件的几何信息 GPi=(XPi,cPi)，其中 XPi 为对象 Oj 的每个组件的 deformation gradients 表示形式，cPi 为其中心点，以及结构信息 SPi，将其映射到一个隐藏的特征空间 fPi=EncPG(GPi,SPi)。解码器的作用阈值相反，它将特征向量映射回来 ^GPi=(^XPi,^cPi)=DecPG(fPi,SPi)。

5.1 Room Boundary Layout VAE

FloorNet 的结构如下图所示。任意一个闭合的房间轮廓可以使用一个 deformed 2D unit square boundary 来表示。在本文中，一个单元方形边界由 596 个顶点和 596 个边组成。

为了高效地、精确地编码房间边界，尤其是变现处管教，我们使用了 2D non-rigid registration 技术，而非顶点坐标体系来表示一个 2D mesh。然后我们在这个 registered 2D mesh 上计算 ACAP deformation graidents。对于每个定点，我们最终得到 6 维特征 s∈R6 以及三维特征 logR∈R3（分别表示了缩放、剪切以及旋转）。

这段话有点东西啊，得找相关文献看看。

然后 596×9 矩阵被送入 FloorNet 编码器。FloorNet 的关键组件是一个图卷积网络。我们将整个 registered floor boundary 视为一个环装图，并在此基础上进行卷积操作来提取 2D mesh 的特征。在两轮卷积操作后，特征会通过一个 MLP 并输出一个隐藏层向量。我们执行两轮迭代，来将信息传递的给临近顶点，从而学习到邻接边的夹角（前面提到的着重学习拐角信息）。解码器的结构与编码器的相反。

5.2 Scene Hierachy Encoder

这个编码器包含两个部分，分别是一个递归编码器 Encp2o，实现从组件层到对象层的编码，以及 Enco2r 实现从对象层到整个房间层的编码。作者完全遵循了 DSG-Net 的结构来实现 Encp2o，本章节剩下的部分主要着介绍 Enco2r 这个编码器。

每个对象节点存储了三类信息，分别是：其结构和几何信息 fOi，这个信息通过 Encp2o 编码器提取；放置参数 $PosOi∈R7 以及语义分类标签 lOi。放置参数 PosOi 包括了中心位置 cOi∈R3，缩放系数 sOi∈R3，以方向参数 rOi∈R （以 z 轴为旋转轴。对象特征编码器 Encobj 将上述信息编码为特征向量 fobjOi