家具布局系统 - 三种模式对比流程文档

整体架构

┌─────────────────────────────────────────────────────────────────────┐  
│                          AI 对话阶段（共用）                          │  
│  Round 1: 选择 SolverType  →  Round 2: 生成 L2 List + Relationships  │  
└─────────────────────────────────────────────────────────────────────┘  
                                    ↓  
              ┌────────────────────┬────────────────────┐  
              ↓                    ↓                    ↓  
     ┌────────────────┐   ┌────────────────┐   ┌────────────────┐  
     │     模式 1      │   │     模式 2      │   │     模式 3      │  
     │ 用户SolverType  │   │ LLM SolverType │   │ LLM SolverType │  
     │ + 模板Relations │   │ + 模板Relations │   │ + LLM Relations│  
     └────────────────┘   └────────────────┘   └────────────────┘  
              ↓                    ↓                    ↓  
              └────────────────────┴────────────────────┘  
                                    ↓  
                         Constraint Solver（共用）  
                                    ↓  
                            Canvas 渲染展示  

---

第一部分：AI 对话阶段（三种模式共用）

1.1 Round 1：选择布局拓扑类型（SolverType）

输入

字段	说明	示例
L1 区域类型	L1Type	sofa_group
L1 边界尺寸	宽 L × 深 D (mm)	4000 × 3000
朝向 facingDir	面向方向向量	[0, 0, -1]
靠墙 wallAttach	靠墙方向	back / left / right / 无
风格 style	设计风格	意式极简
关键词 keywords	用户描述关键词	["贵妃榻", "简约"]
mustHave	必须包含的家具	["COFFEE_TABLE"]
mustNotHave	排除的家具	["FLOOR_LAMP"]

6 种拓扑类型

SolverType	适用场景	关联风格
Linear_I_Shape	窄长空间、紧凑布局	现代简约、北欧
Corner_L_Shape	L型沙发/贵妃榻组合	意式极简、现代轻奢
Parallel_Facing	对称正式、社交会客	中式、法式、新古典、美式
U_Shape_Enclosed	围合会客、多座位	中式、新中式、美式、欧式
Organic_Curved	异形/弧线造型	侘寂、日式极简、有机现代
Omni_Modular_Island	四面不靠墙、中央布局	后现代、开放式

选择规则（按优先级从高到低）

1. 用户明确指定拓扑 → 直接使用

   • "U型"/"围合" → U_Shape_Enclosed
   • "L型"/"贵妃榻"/"转角" → Corner_L_Shape
   • "一字"/"直排" → Linear_I_Shape
   • "对坐"/"面对面" → Parallel_Facing
   • "弧形"/"曲线" → Organic_Curved
   • "岛式"/"中央" → Omni_Modular_Island

2. 风格匹配 → 按"关联风格"列选择最匹配的拓扑

3. 空间特征辅助判断（不覆盖规则 1、2）

   • 无靠墙 → 倾向 Omni_Modular_Island
   • 窄长空间 → 倾向 Linear_I_Shape

输出

{  
    "solverType": "Corner_L_Shape",  
    "reasoning": "用户提及贵妃榻，匹配L型转角布局"  
}  

---

1.2 Round 2：生成 L2 家具列表 + Relationships

输入

• Round 1 确定的 solverType
• L1 尺寸、用户意图
• 可用家具目录（从 L1_TYPE_CONFIGS 动态生成）
• 家具尺寸参考表（从黄金样本统计，按 solverType 分类）

关系类型定义

type	含义	参数
FRONT_OF	A 在 B 正前方（-y方向）	distance
BESIDE	A 在 B 旁边（横向）	side (left/right), distance
PERPENDICULAR_ATTACH	A 垂直接合 B 端部（旋转90°）	attachSide, gap
UNDER	z轴层叠，俯视图中心对齐	无
FACING	A 面对 B（旋转180°）	distance
CORNER	A 在角落位置	distance
CENTER_OF	A 居中于 B	无

间距参考

关系类型	建议间距
FRONT_OF	350-600mm
BESIDE	0-150mm
FACING	≥1200mm

空间约束规则

• 横向(X轴)：同一 BESIDE 链上所有家具的 L + 间距之和 ≤ L1.L
• 纵向(Y轴)：同一 FRONT_OF 链上所有家具的 D + 间距之和 ≤ L1.D
• 防重叠：禁止多个 BESIDE 关系指向同一目标的同一 side，必须用链式关系（A→B→C）代替并排指向（A→B, C→B 同侧）
• 空间不足时：缩小家具尺寸或减少数量

Tool 调用流程（check_space）

1. LLM 草拟 l2List + relationships  
2. 调用 check_space 校验  
3. 有 conflicts → 按 suggestions 调整 → 重新调用  
4. 无 conflicts → 输出最终结果  

check_space Tool 详情

输入

{  
    l1BoundingBox: { L: number, D: number },  
    l2List: Array<{  
        role: string,  
        typeTag: string,  
        boxSize: { L: number, D: number }  
    }>,  
    relationships?: Array<{  
        from: string,  
        to: string,  
        type: string,  
        distance?: number,  
        side?: string  
    }>  
}  

校验内容

校验项	约束类型	阈值/条件
单件尺寸超出 L1	硬约束	任一维度超出即报错
单件面积占比	软约束	> 40% 警告
总利用率	混合	50-60% 警告, >60% 硬约束
BESIDE 横向链总宽	硬约束	> L1.L 报错
FRONT_OF 纵向链总深	硬约束	> L1.D 报错

输出

{  
    l1Area: number,           // L1 总面积 mm²  
    totalL2Area: number,      // L2 总面积（排除 FABRIC）  
    utilization: "45%",       // 利用率  
    conflicts: string[],      // 硬约束冲突（必须修）  
    warnings: string[],       // 软约束警告（建议修）  
    suggestions: string[]     // 具体调整建议  
}  

Round 2 输出

{  
    "reasoning": "布局思路说明，含尺寸验证",  
    "layoutRules": {  
        "symmetry": false,  
        "densitySpacing": 1.0,  
        "lDirection": "right"  
    },  
    "l2List": [  
        {  
            "role": "PRIMARY_SOFA",  
            "typeTag": "SOFA",  
            "zoneTag": "CORE",  
            "priority": "P0",  
            "boxSize": { "L": 2800, "D": 1000 }  
        },  
        {  
            "role": "COFFEE_TABLE",  
            "typeTag": "TABLE",  
            "zoneTag": "CORE",  
            "priority": "P0",  
            "boxSize": { "L": 1200, "D": 600 }  
        }  
    ],  
    "relationships": [  
        {  
            "from": "COFFEE_TABLE",  
            "to": "PRIMARY_SOFA",  
            "type": "FRONT_OF",  
            "distance": 450  
        }  
    ]  
}  

---

第二部分：三种模式分流

AI 对话完成后，同一份 LLM 返回结果按 3 种方式处理：

2.1 模式 1：用户 SolverType + 模板 Relationships

输入组装

{  
    solverType: userSolverType,           // 用户在 DebugPanel 选择的  
    l2List: decision.l2List,              // LLM 返回的家具列表  
    relationships: generateRelationshipsFromTemplate(  
        userSolverType,                   // 用户选的类型  
        decision.l2List.map(i => i.role),  
        l1Input.boundingBox               // 用于比例缩放  
    )  
}  

特点

• SolverType 固定（用户选择）
• Relationships 从 SOLVER_TEMPLATES 模板生成
• 模板使用比例参数（如 distanceRatioD: 0.064 = 6.4% of L1.D），自动适配不同尺寸 L1

---

2.2 模式 2：LLM SolverType + 模板 Relationships

输入组装

{  
    solverType: decision.solverType,      // LLM 返回的  
    l2List: decision.l2List,              // LLM 返回的  
    relationships: generateRelationshipsFromTemplate(  
        decision.solverType,              // LLM 选的类型  
        decision.l2List.map(i => i.role),  
        l1Input.boundingBox  
    )  
}  

特点

• SolverType 由 LLM 决定
• Relationships 仍用模板（稳定性高）

---

2.3 模式 3：LLM SolverType + LLM Relationships

输入组装

{  
    solverType: decision.solverType,      // LLM 返回的  
    l2List: decision.l2List,              // LLM 返回的  
    relationships: decision.relationships // LLM 返回的（完全自由）  
}  

特点

• 完全由 LLM 决定
• 灵活性最高，但稳定性取决于 LLM 输出质量

---

第三部分：Constraint Solver 求解流程

三种模式最终都调用同一个 solveByConstraints 函数。

3.1 Step 1：锚点定位

// 从 L1 类型配置获取锚点角色（通常是 PRIMARY_SOFA）  
const anchorRole = L1_TYPE_CONFIGS[l1.l1Type].anchorRole || 'PRIMARY_SOFA';  
  
// 初始位置：x 居中, y 贴后墙（如果 wallAttach === 'back'）  
position = {  
    x: 0,  
    y: D / 2 - anchorBox.D / 2  // 贴后墙  
}  

3.2 Step 2：BFS 关系图扩散

1. 构建邻接表：from → [{to, relationship}]  
2. 多轮迭代（最多 20 轮）：  
   - 遍历所有 relationships  
   - 如果 to 已解算且 from 未解算 → 解算 from  
3. 根据关系类型计算 position 和 rotation  

关系解算逻辑

type	position 计算	rotation
FRONT_OF	y = to.y - toHalfD - distance - fromHalfD	0
BESIDE	x = to.x ± (toHalfL + distance + fromHalfL)	0
PERPENDICULAR_ATTACH	端部接合，考虑旋转后尺寸互换	±90° (π/2)
UNDER	x = to.x, y = to.y（层叠）	0
FACING	类似 FRONT_OF，更大 distance	180° (π)
CORNER	角落位置	0
CENTER_OF	与 to 中心对齐	0

3.3 Step 3：边界校验（硬/软约束区分）

EDGE_TOLERANCE = 100mm（边缘容忍值）  
  
对每个家具：  
├── FABRIC（地毯）：  
│   ├── 尺寸不超过 L1  
│   └── 位置钳位确保完全在 L1 内（不允许骑线）  
│  
└── 其他家具：  
    ├── 硬约束：中心点超出 L1 → 强制拉回  
    ├── 软约束：边缘超出 >100mm → 缩回到容忍范围  
    └── 允许：边缘超出 ≤100mm → 允许骑线  

3.4 Step 4：重叠检测与修复

过滤参与碰撞检测的容器（排除 FABRIC）  
  
迭代最多 10 轮：  
├── 两两做 AABB 碰撞检测  
├── 特殊跳过规则：  
│   ├── 旋转的沙发类与茶几/边几（L型内角合理重叠）  
│   └── 两个沙发类且有一个旋转了90°，<200mm 重叠视为接合容差  
├── 检测到重叠：  
│   └── 沿最小分离轴推开，MIN_GAP = 20mm  
└── 推开后再做边界校验  

3.5 Step 5：兜底缩放（shrinkToFit）

对溢出边界的家具（推开后仍溢出）：  
├── 计算 X/Y 轴溢出量  
├── 溢出 ≤ EDGE_TOLERANCE → 不处理  
├── 溢出 > EDGE_TOLERANCE → 等比缩放  
│   ├── 缩放下限：原尺寸的 60%  
│   └── 缩放后重新校验 position  
└── FABRIC 跳过缩放  

3.6 Step 6：二次 overlap 检测

缩放后安全跑一轮 overlap 检测  
（防止缩放后产生新的重叠）  

3.7 Step 7：输出

{  
    templateId: string,  
    l1Type: string,  
    solverType: string,  
    solveMode: 'constraint',  
    totalBoundingBox: { L, D },  
    facingDir: number[],  
    layoutRules: {  
        symmetry: boolean,  
        densitySpacing: number,  
        lDirection: 'left' | 'right'  
    },  
    containers: Array<{  
        id: string,  
        role: string,  
        typeTag: string,  
        zoneTag: string,  
        priority: string,  
        box: { L: number, D: number },  
        position: { x: number, y: number },  
        rotation: number  // 弧度  
    }>,  
    relationships: Array<ContainerRelationship>  
}  

---

第四部分：模板自适应机制（模式 1/2 使用）

4.1 SOLVER_TEMPLATES 设计

每个 SolverType 对应一套模板，包含：

• 必须角色 requiredRoles
• 可选角色 optionalRoles
• 标准 relationships（使用比例参数）
• L1 尺寸范围 l1Range（用于兼容性检查）

关键：比例参数而非固定值

{  
    from: 'COFFEE_TABLE',  
    to: 'PRIMARY_SOFA',  
    type: 'FRONT_OF',  
    params: { distanceRatioD: 0.064 }  // 6.4% of L1.D  
}  

各 SolverType 的 FRONT_OF distance 比例（基于黄金样本统计）

SolverType	distance / L1.D 中位数
Linear_I_Shape	6.4%
Corner_L_Shape	9.1%
U_Shape_Enclosed	10.5%
Parallel_Facing	19.9%

4.2 generateRelationshipsFromTemplate 缩放逻辑

// 根据 L1 实际尺寸计算 distance  
if (distanceRatioD !== undefined && l1Box) {  
    distance = l1Box.D * distanceRatioD;  
    // 限制范围：最小 150mm，最大 50% L1.D  
    distance = Math.max(150, Math.min(l1Box.D * 0.5, distance));  
}  
  
if (distanceRatioL !== undefined && l1Box) {  
    distance = l1Box.L * distanceRatioL;  
    // 限制范围：最小 0mm，最大 30% L1.L  
    distance = Math.max(0, Math.min(l1Box.L * 0.3, distance));  
}  

4.3 兼容性检查

checkL1Compatibility(solverType, l1Box)  
// 返回：  
// - compatible: boolean  
// - warnings: string[]（如尺寸/比例不匹配）  
// - suggestedTypes: SolverType[]（推荐更合适的类型）  

---

第五部分：三种模式对比总结

维度	模式 1	模式 2	模式 3
SolverType 来源	用户手动选择	LLM 决定	LLM 决定
Relationships 来源	模板生成	模板生成	LLM 生成
稳定性	最高	高	取决于 LLM
灵活性	最低	中等	最高
适用场景	调试/对比基准	平衡方案	探索新布局

---

附录：完整数据流图

用户输入  
   │  
   ▼  
┌──────────────────────────────────────────────────────────┐  
│  Round 1 Prompt                                          │  
│  L1尺寸 + 风格 + 关键词 → 选择 SolverType                  │  
└──────────────────────────────────────────────────────────┘  
   │  
   ▼ { solverType, reasoning }  
   │  
┌──────────────────────────────────────────────────────────┐  
│  Round 2 Prompt                                          │  
│  L1尺寸 + SolverType + 意图 + 家具目录 + Few-shot          │  
│  → 生成 l2List + relationships                           │  
│  → 调用 check_space (可能多轮)                            │  
└──────────────────────────────────────────────────────────┘  
   │  
   ▼ { l2List, relationships, layoutRules }  
   │  
   ├─────────────────┬─────────────────┐  
   │                 │                 │  
   ▼                 ▼                 ▼  
┌─────────┐    ┌─────────┐    ┌─────────┐  
│ 模式 1  │    │ 模式 2  │    │ 模式 3  │  
│ User ST │    │ LLM ST  │    │ LLM ST  │  
│ Tpl Rel │    │ Tpl Rel │    │ LLM Rel │  
└─────────┘    └─────────┘    └─────────┘  
   │                 │                 │  
   └─────────────────┴─────────────────┘  
                     │  
                     ▼  
┌──────────────────────────────────────────────────────────┐  
│  Constraint Solver                                       │  
│  1. 锚点定位 (PRIMARY_SOFA)                               │  
│  2. BFS 关系图扩散 (max 20 轮)                            │  
│  3. 边界校验 (硬: 中心, 软: 边缘 100mm)                    │  
│  4. Overlap 检测修复 (max 10 轮, AABB, 最小分离轴)         │  
│  5. 兜底缩放 (min 60%, 仅溢出>100mm时)                    │  
│  6. 二次 Overlap 检测                                     │  
└──────────────────────────────────────────────────────────┘  
                     │  
                     ▼  
          { containers: [{position, rotation, size}] }  
                     │  
                     ▼  
              Canvas 渲染  

---

相关文件索引

文件	说明
AIChatPanel.tsx	AI 对话面板，两轮对话逻辑
promptTemplate.ts	Round 1/2 Prompt 构建
checkSpaceFit.ts	check_space Tool 实现
ComparisonView.tsx	三模式对比视图
solverTemplates.ts	6 种拓扑的 relationship 模板
solvers/constraintSolver.ts	约束求解器核心逻辑
solvers/index.ts	Solver 调度入口