虛擬場景中軟體碰撞檢測的研究.pdf

1、對虛擬環(huán)境中的物體進行快速準的確碰撞檢測是增強虛擬環(huán)境真實性的一個重要基礎(chǔ)。近幾年來,隨著計算機圖形學的不斷發(fā)展,虛擬現(xiàn)實中的場景越來越復雜,人們對虛擬交互行為的真實感要求也越來越高,因此精確又高效的碰撞檢測算法成為計算機圖形學中的研究要點。
　　和剛體的碰撞檢測相比,軟體碰撞檢測有許多方面與之不同,由于軟體對象在發(fā)生變形時,組成對象的頂點之間的相對位置會發(fā)生變化,這使得適用于剛體對象的碰撞檢測算法不能直接應(yīng)用于軟體對象。對于軟體

2、對象的碰撞檢測算法的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)必須實時的重新構(gòu)建或者更新。包圍盒能夠有效快速的排除場景中不發(fā)生碰撞的物體,但是復雜的對象精確度不理想。均勻網(wǎng)格空間分解法能夠很好的處理軟體對象的碰撞檢測,但是對于復雜的場景系統(tǒng)開銷過大。
　　本文對國內(nèi)外有關(guān)碰撞檢測問題研究現(xiàn)狀進行了分類闡述,并且給出了相關(guān)分析。并以包圍盒和空間分解法為基礎(chǔ),針對軟體對象的碰撞檢測問題進行了深入研究。本文的主要研究內(nèi)容包括:
　　1.重點研究分析了兩種針對實體空

3、間碰撞檢測的層次包圍盒算法和空間分解法。層次包圍盒算法可以有效解決剛體的碰撞檢測問題,但對于軟體的碰撞檢測,高精確度的包圍盒在物體變形后的更新上出現(xiàn)問題。而空間分解法對可變形物體的碰撞檢測十分有效,并能夠有效解決自碰撞問題,但對于包含大量基本幾何元素的場景該算法會消耗過多的資源。
　　2.提出了一種新的算法,該算法將AABB包圍盒與均勻網(wǎng)格的空間分解相結(jié)合,使用包圍盒快速確定可能發(fā)生碰撞的一對物體,并利用兩個物體的AABB包圍盒的

4、重疊情況,將處在包圍盒重疊區(qū)域內(nèi)的基本幾何元素篩選出來。在接下來的空間分解階段只對所篩選的基本幾何元素做均勻網(wǎng)格的局部映射,查找出發(fā)生碰撞的基本幾何元素對。最終可利用這對基本幾何元素查找碰撞點。此算法針對不同物體之間的碰撞最大限度的減少了空間分解階段需要進行相交測試的基本幾何元素數(shù)量,大幅度提高了算法效率。
　　3.研究分析了新算法對空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)更新的方案選擇,根據(jù)場景中對象的特點,可選擇對數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進行更新操作還是重新構(gòu)建數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)