基于AABB树的碰撞检测算法的内存优化

介绍了从存储空间角度来改进基于AABB树的碰撞检测算法的方法.根据有关三角形间快速相交测试算法和三角形与包围盒间的快速相交测试算法,略过包围盒间的相交测试,从叶节点结构里去掉包围盒信息,将叶节点从存储结构中删除.对一棵含有N个节点的 AABB 树而言,可以节约一半节点的内存空间.实验表明,利用 AABB 树叶节点的内存优化,减少了算法所需的内存空间且加快了算法的执行时间.     

基于B+树存储的AABB包围盒碰撞检测算法

对于碰撞检测算法,使用传统的AABB包围盒来构建包围盒层次树时,其包围盒层次树的层数、叶子结点的个数和各结点的存储字节数是影响碰撞检测效率的主要因素.为了减少结点存储容量对碰撞检测效率的影响,提高碰撞检测的效率,文中采取B+树的存储结构来存储包围盒等信息.在包围盒相交测试之前,使得各结点存储索引有序,不需要再对各结点进行额外的排序,减少了内存开销,并且避免了不必要的包围盒测试.此外B+树的非叶子结点不存储具体的数据信息,从而减少了整棵树的存储空间.实验表明,在检测环境和检测对象相同的条件下,使用B+树存储的AABB包围盒碰撞检测算法的检测时间明显比传统的AABB算法短.     

轴对齐包围盒算法的研究

本文围绕如何提高虚拟环境中物体运动的真实性和实时性,对虚拟环境中的物体进行了预处理,并从相交测试复杂度、紧密性角度对几种常见的包围盒进行了比较,在分析轴对齐包围盒（AABB）树生成基础上,从存储空间的角度对AABB包围盒树的节点进行了存储优化和AABB包围盒树结构的优化,改进后显著提高了碰撞检测的速度,增强了系统的实时性.     

基于AABB包围盒的碰撞检测算法的研究

利用虚拟空间中对象运动的特性和AABB包围盒的构造特性,改进了基于AABB层次包围盒的碰撞检测算法。传统的该类算法分为两个检测过程,在初步检测过程中,基于运动对象碰撞行为的局部性,改进了原来的排序方法,采用希尔排序。为了提高检测效率,在相交测试之前将检测对象细分,划分测试区域,避免了不必要的相交测试;在对可能相交的对象进行精确检测过程中,基于AABB包围盒的构造特性,对可能碰撞对象的层次包围盒树进行压缩存储,通过减少算法的存储空间来提高算法的检测速度。对算法的两个检测过程同时进行改进,实验表明在检测对象较多的情况下减少了算法所需的执行时间。     

基于AABB树的聚变堆形变部件碰撞检测算法

针对工程设计中形变部件的限元模型的碰撞检测问题,提出了一种基于AABB树的快速碰撞检测算法.对于需要分析的有限元,对几何表面进行三角化,随后建立AABB包围盒,并采用优化的AABB树算法进行空间划分;利用AABB树与包围盒排除不相交图形,采用Devillers算法测试三角形相交,并利用并行方式加快计算.实验结果表明,本算法有效提高了碰撞检测的效率,适用于复杂有限元模型的碰撞检测.     

基于压缩的AABB树的碰撞检测算法

用于碰撞检测的AABB(axis-aligned bounding boxes)方法与其它基于包围盒的方法相比具有相交测试快速和适合变形体碰撞检测的特点。针对工程中大量存在的刚体和变形碰撞情形，本文基于压缩方法对AABB方法进行了改进。通过从空间的角度来对传统的AABB进行优化．从而节省了大量的存储空间，提高了变性体的碰撞检测效率。     

混合包围盒碰撞检测算法研究

为提高碰撞检测的实时性,提出一种混合包围盒碰撞检测算法。将物体的包围盒二叉树设计为2层结构,顶层使用AABB包围盒排除不相交的物体,下层利用k-DOPs包围盒检测物体之间的碰撞情况。采用任务树的方法对2棵混合包围盒二叉树进行同步遍历,实现物体之间的碰撞检测。与其他碰撞检测算法进行对比分析,实验结果表明,该算法能提高碰撞检测的实时性和精确性。     

结合轴对齐包围盒和空间划分的碰撞检测算法

目的 碰撞检测是虚拟现实,特别是虚拟装配中的关键技术。针对基于包围盒的碰撞检测算法的准确性和检测效率不足的问题,提出一种结合AABB轴对齐包围盒和空间划分的碰撞检测算法。方法 本文算法采用分步检测的方法,利用AABB算法来确定两包围盒的相交区域后,结合模型移动方向和运动趋势进行空间划分,利用碰撞检测的时空相关性,对时空相关的部分进行相交测试,通过将包围盒还原成三角面以及点的方式来保证检测的准确性。结果 本文算法与AABB层次包围盒二叉树算法、k-Dops包围盒算法以及BPS空间分割树算法进行对比实验分析。在碰撞的几何精度上,本文算法在大部分情况下与AABB算法和k-Dops算法的距离差超过阈值0.02,证明本文算法在碰撞几何精度上有明显的提高。在碰撞检测时耗上,随着碰撞检测难度的不断增加,本文算法在平移自由度下比AABB算法和BSP算法、在旋转自由度下比AABB算法和k-Dops算法的检测时间均降低了50%以上。在三角面数对算法碰撞检测时耗的影响上,当运动模型的三角面数较多时,本文算法表现出更高的稳定性。结论 结合AABB包围盒和空间划分方法的碰撞检测算法,在减少碰撞检测所需时间的同时提高了碰撞检测的准确性,可以满足虚拟装配技术中对碰撞检测算法准确性的要求,同时也能满足使用者实时性的交互习惯。     

融合包围盒智能算法的虚拟场景碰撞检测研究

在虚拟仿真过程中,准确高效的完成模型空间碰撞检测是一项技术难点.针对不断复杂化的虚拟场景,提出了一种融合包围盒智能算法.考虑到虚拟场景的变换特性,使包围盒对场景内模型具有良好的适应性,利用模型在xyz坐标平面的投影倾角和紧密度来确定使用AABB或者OBB.AABB包围盒在矢量方向存在厚度,为避免三角面片计算时对效率产生影响,设计了一种无厚度优化AABB包围盒,用以快速排除非相交模型.OBB包围盒具有更好的方向优势,但是OBB包围盒容易产生方向倾斜,于是对OBB包围盒的分布问题进行优化.为防止存在结构差异的AABB与OBB结合后拉低遍历速度,设计了双层二叉树结构来降低遍历深度.碰撞检测过程可转换为包围盒内部模型采样特征点的寻优,于是引入粒子群算法进行迭代.通过仿真,得到算法的帧计算时间为0.025ms,帧更新占比为2.481％,每帧树节点为317,碰撞检测的平均时间为15.69ms.结果 表明算法显著压缩了空间和时间消耗,有效提高了虚拟场景碰撞检测的效率,同时具有良好的检测准确性.     

一种快速的可变形物体的碰撞检测算法

为实现虚拟环境中可变形物体与刚体间实时的碰撞检测,提出了一种快速的基于混合包围盒层次结构的并行碰撞检测算法。算法充分利用包围盒在检测速度和精度上的不同侧重,对可变形物体建立Sphere和AABB混合包围盒层次树,对刚体建立Sphere和OBB混合包围盒层次树;每个物体的混合包围盒层次树又分成上层、中层和下层,每层使用不同的包围盒;在碰撞检测遍历时,上层使用Sphere和Sphere相交检测快速排除不相交物体,在中层使用Sphere和OBB的相交检测进一步排除物体相交的可能性,在下层使用AABB和OBB的相交检测较精确地确定物体是否相交;采用多线程技术,在多核设备上实现并行碰撞检测算法。实验结果表明,与经典的AABB算法相比较,该算法在效率方面具有明显优势,能够满足可变形物体与刚体的碰撞检测要求。     

作物可视化中的碰撞检测及响应研究

将碰撞检测与响应技术引入作物可视化生长模拟,针对以NUR13S曲面表示的作物叶片,提出了一种基于曲 面分割技术及混合层次包围盒实现作物叶片间碰撞检测的方法。首先采用节点插入技术分割叶片曲面,然后为分割 后的叶片曲面建立轴向包围盒(AAI313)与固定方向凸包(FDH)的混合层次包围盒树:根节点采用AA1313包围盒,以快 速排除不可能相交的叶片;其它层节点采用FDH包围盒,以保证精确地判定距离较近的叶片间碰撞状态。在此基础 上,根据作物叶片形态变化规律,提出了较合理、有效的冲突响应机制。实例分析表明,所建立的算法可有效地应用于 作物叶片碰撞的模拟实现。     

一种简单的平滑公平轮转调度算法

根据通用处理器共享的公平排队思想,针对数据包或信元交换,提出了一种将数据流的预订速率作为时隙分配的权值来构建动态调度树的公平轮转调度算法。其主要思路是:当有新数据流到达时,将各数据流按其权值均匀分布到完全二叉树的叶子节点上,在每个时隙开始时轮转调度算法负责从叶子节点中依次取出数据流号,发送该数据流的信元,调度复杂度为O(1)。与其他经典的公平调度算法引比,所提出的公平轮转调度算法实现简单。理论分析和仿真结果都表明,这种简单的平滑公平轮转调度算法(SSFRR)具有良好的公平性,对源端为漏桶控制的数据流能够提供端到端的有界时延,且能够提供基于数据流的QoS保证。     

基于多索引树的阴影光线遍历算法

阴影光线求交计算是光线跟踪的重要计算瓶颈。然而,构造一棵能有效剔除阴影 光线冗余求交计算的标准树结构仍然十分困难。为区分遮挡和非遮挡的阴影光线,提出一种基 于多索引树的遍历方法,在节点中增加提升遍历速度的索引。首先,针对遮挡光线为尽快与图 元相交的遍历特征,选择性的将位于叶节点上、对光线遮挡概率高的图元索引到中间节点,促 使光线提前在树中层停止搜索。其次,针对非遮挡光线为尽快搜索最邻近节点的遍历特征,为 底层节点建立邻接索引,减少节点搜索空间。利用帧间相关性预测遮挡类型,采用相应遍历方 法进行针对性的加速。相比专有树结构的遍历算法,该算法将遍历时效率提升 20%以上,具有 更好的遍历性能,且预计算时间更少。     

目的驱动最短路径树的快速算法

通过分析目的驱动最短路径生成树算法DDSP(Destination-drivenShortestPath)的节点搜索过程,提出一种以较小的存储空间为代价,减少DDSP算法在搜索当前节点、父节点和待处理节点时搜索空间的快速算法FDDSP(Fastdestination-driv-enshortestpath)。随机网络模型的仿真结果表明,FDDSP算法生成的多播树与DDSP算法相同,但FDDSP算法的效率更高。     

基于四叉树结构的数字地表模型快速生成算法设计

为了研究数字地表模型的快速生成方法，在总结传统Delaunay三角化算法的基础上，给出了一个基于四叉树结构的数字地表模型快速生成算法的详细设计，该算法的基本思想是首先利用四叉树结构来对离散点进行分割，然后对四叉树叶节点进行Delaunay三角化，再两两合并四叉树节点三角网的凸壳，以快速生成地表表格网模型，该算法是以四叉树为基本单位为实现限定边和限定多边形的快速嵌入，最后给出了算法在不同情况下的测试结果，并对测试结果进行了具体分析，给出了算法的时间效率分析和空间复杂性分析，实测数据结果表明，该算法有着较好的性能，而且也非常稳定，通过实测结果分析和算法的时间效率分析，可以得到算法的时间效率近似为O(nlog(n）），通过算法的空间复杂性分析可以看出，算法可以自动适应不同的点空间分布情况，而且采用四叉树结构也非常有利于限定边和限定多边形的嵌入。