Java 3D中运动物体间碰撞检测的研究

碰撞检测是虚拟制造中重要的课题之一,文章针对Java3D对三维物体碰撞检测支持的局限性,通过扩展Java3D的功能,构造了一种碰撞检测系统,采用了二叉树层次球模型来表示实体,对运动物体间进行碰撞检测,满足了可靠性和时间的连续性,较好地适应复杂环境的碰撞检测的需求。     

基于VRML虚拟环境漫游技术的碰撞检测研究

为增强基于VRML的虚拟环境漫游系统的真实感,对于系统中的碰撞检测,显得尤为重要。本文通过分析影响碰撞检测的因素,研究了基于时间片的距离跟踪法和包围盒法,较好地解决了虚拟漫游中的碰撞检测问题。     

基于VRML的网上虚拟教室漫游研究

以一个虚拟教室为例进行3D虚拟漫游的初步设计．这种方式不同于目前网上的虚拟教室。介绍在WWW上采用VKML实现虚拟教室漫游系统的特点、VRML的工作模式和造型机制,采用了基于几何图形的建模方法,探讨场景中交互设计实现的方法,提出碰撞检测技术的应用．实现网上发布和优化。     

虚拟手术实时物体碰撞检测和软组织变形研究

针对虚拟手术系统中实时碰撞检测和软组织变形的问题进行了研究。对于实时碰撞检测,使用了包围盒检测结合三角面片检测的方法来检测物体之间的碰撞,并且找到相互碰撞的两个三角面片。对于软组织变形,使用了一种基于胡克定律的弹簧质点模型来虚拟仿真变形,并提供了控制点移动的方法。采用优化虚拟手术中的物体碰撞检测方法,减少了不必要的计算和增强了系统的精确度;简化了软组织变形的算法,相对加快了有限元模型运算速度。对推动虚拟手术的发展具有积极的意义和作用。     

虚拟维修中表面间碰撞检测问题研究

基于几何约束的虚拟样机中,表面间的碰撞检测是实现维修操作的必要条件.目前有一些公用的碰撞检测工具包,但这些碰撞检测工具包一般支持多面片模型,并没有利用CAD模型中的表面信息,无法确定发生碰撞的表面.该文针对虚拟维修操作的特点,提出了一种新的场景图数据结构.在该场景图下采用表面-三角面片映射和表面-对象映射,在通用的碰撞检测工具包的基础上实现表面间的碰撞检测.最后,描述了约束管理系统的结构,利用该系统可对碰撞检测系统中发生碰撞的表面进行约束识别和求解,从而有效地支持虚拟维修中的装配和拆卸操作.     

虚拟物体间碰撞检测系统的设计

X3D是开放式的基于WEB的虚拟现实3D标准,是XML和VRML集成应用技术。首先介绍了X3D的碰撞检测的模型;其次描述了碰撞检测算法;通过X3D规范中提供的可扩展的插件机制,提出了一种用于X3D的碰撞检测系统的结构,通过测试该系统,它能够在具有大量的运动物体的环境中进行较为准确的碰撞检测,实时性和健壮性也基本上达到应用的要求。     

基于OpenGL的VRML文件格式的解析

对于三维CAD导出的VRML格式文件可分为显示几何模型数据和零件场景描述两部分,在对其详细分析的基础上,通过OpenGL对其解析,并重新构建产品模型,为虚拟制造后续各环节的研究和开发提供了三维平台。     

虚拟现实中手与虚拟物体碰撞检测的一种算法

在虚拟现实技术中，人与虚拟空间物体的碰撞检测是非常重要的研究课题之一。由于空间物体结构的复杂性和碰撞响应的多样性，故找出一种通用检测算法是极为困难的。该文针对飞机机舱内的可操纵物体：开关，按钮，油门杆，停车杆等，实现了一种实时精确的碰撞检测算法。     

大量地面物体碰撞检测中的空间划分方法

以虚拟战场仿真系统为应用背景,针对其中大量地面物体碰撞检测过程的需求,分析了对物体包围盒进行空间划分的必要性,并通过实验比较了两种对物体包围盒的空间划分方法在运算效率上的优劣.     

可变形物体间的精确碰撞检测方法研究

针对可变形物体,提出了一种基于粒子的精确碰撞检测算法。首先用LBG矢量量化技术将物体的表面划分成几个小区域,然后在每个区域中分别选择一个点作为检测粒子。当一个物体接近另一个物体时,找出两物体上靠得最近的粒子对。为了得到精确的碰撞位置坐标,进一步计算靠得最近的顶点的相关三角面片之间的最短距离。若此距离小于某个给定的阈值,则可认为两物体在相关三角面片上的最近点处发生了碰撞。仿真实验验证了该算法能有效处理虚拟力交互仿真中的可变形物体的碰撞检测。     

基于Jack的VR环境下碰撞检测问题的研究

在虚拟现实系统中,碰撞检测是影响系统实时性的重要因素。该文对基于Jack的VR环境下的碰撞检测算法的特点和适用范围作了分析和介绍,并从场景中对象间的碰撞检测的管理角度,提出了使用碰撞队列来对对象间的碰撞进行组织和管理的方法,并提出了通过对碰撞队列中对象进行控制,以及对碰撞队列进行过滤等途径,来提高碰撞检测效率的方法。     

虚拟装配环境中虚拟手与虚拟零件的碰撞检测研究

虚拟装配环境中,采用数据手套进行虚拟零件操作是一个很重要的方法,通过在数据手套生成虚拟手的基础上,研究了虚拟装配民虚拟手与虚拟零件基于Hertz的碰撞检测算法,推导手指表面为球面的实现公式,并给出了具体的实现步骤。     

基于线性规划的碰撞检测算法研究

介绍了虚拟环境中一种基于凸多面体面信息对偶线性规划模型(DualModel)的快速旋转和移动物体之间干涉碰撞实时检测方法。该文详细介绍了建模过程和求解步骤,物体由构成凸多面体的三角形面信息表示,而物体的运动由一组虚拟现实环境中的全局移动和旋转矩阵表示。这种数学编程方法具有数据结构简单、算法可靠和速度快等优点,同时能够很好地解决高速(运动帧)碰撞的问题。这一方法通过使用主-对偶(primal-dual)内点方法来解线性规划方程,具有很好的效果,能够检测多物体对之间的碰撞。实验结果表明,基于数学编程的方法相对两种著名的工具包I-COLLIDE和SOLID,具有速度快和稳定可靠的优点,而I-COLLIDE和SOLID工具包基于两种著名的算法:LinCanny(LC)最近特征算法和GJK算法(EnhancedGilbertJohnsonandKeethialgorithm)。     

虚拟环境中的快速碰撞检测算法

该文在Lin-Canny算法的基础上,提出一种虚拟环境下三维实体的动态、实时碰撞检测算法,并应用于柔性制造仿真系统中以检查工作环境中物体间的干涉状况,应用结果表明该算法在物体结构较复杂或运动的连贯性不好的情况下仍有较好的性能。     

基于Z_buffer值的碰撞检测算法研究

碰撞检测算法是增强虚拟环境的逼真感和沉浸感的一个重要手段。原有的碰撞检测算法计算复杂，在复杂大范围三维场景绘制时会占用系统大量计算资源。针对传统碰撞检测算法的缺点，提出了一种基于缓冲区Z_buffer值的快速碰撞检测算法。该算法充分利用场景绘制时的变换矩阵和深度信息，实现了用户以第一人称在虚拟场景中漫游时进行快速碰撞检测与响应。实验证明该算法计算简单、速度快且与场景复杂度无关。     

一种优化的机器人碰撞检测算法研究

提出了一种基于Vclip的优化碰撞检测算法,利用Vclip算法对AABB包围盒进行底层碰撞检测计算,用GPU的遮挡查询等特性进行三角形相交测试,以提高对虚拟物体进行碰撞检测的精确性与实时性。算法已成功应用于课题组自行研制的6自由度小型工业机器人的仿真控制系统中,实验结果表明,其算法具有高效、精确、实时性高等特点,能使控制系统对工业机器人的控制更为流畅。     

Kinetic Collision Detection for Convex Fat Objects

We design compact and responsive kinetic data structures for detecting collisions between n convex fat objects in 3-dimensional space that can have arbitrary sizes. Our main results are:

碰撞检测在虚拟仿真系统中的应用

碰撞检测对于增强虚拟仿真系统的拟真度和沉浸感有着重要的作用。通过对现有碰撞检测程序库的整合与改进,设计并实现了虚拟仿真系统的碰撞检测模块,实验证明,该模块能够较好地满足虚拟仿真系统对碰撞检测的要求。