基于层次包围盒的碰撞检测算法研究

比较基于包围盒的碰撞检测算法中的包围球法、轴向包围盒法、方向包围盒法、离散方向多面体法、固定方向凸包(FDH),分析结果表明:包围盒的简单性和其包裹对象的紧密性是一对矛盾,如何更好的兼顾简单性和紧密性成为关键.     

实时碰撞检测算法的探讨与研究

本文对碰撞检测算法的分类进行了阐述,并比较了按层次包围盒法分类的包围盒AABB、包围球、方向包围盒OBB、固定方向凸包的包围盒FDH、时空包围盒检测算法（STBB）的构造难度高低,存储量大小和相交测试复杂度高低等方面。同时,也对空间分割法下的各类算法进行了分析。最后介绍了两种新趋势下的混合碰撞检测法进行了归纳研究,并总结了算法的优劣和新的方向。     

虚拟手术中基于可变方向凸包的碰撞检测算法

为了实现机器人辅助虚拟手术中快速精确的碰撞检测,提出了基于可变方向凸包的层次包围盒碰撞检测算法。在虚拟场景中,手术器械末端运动复杂多变且软体组织持续形变,分析器械和软组织的作用形式,根据器械运动学参数,预测软组织的变形,将其与固定方向凸包检测方法相结合,通过改变方向向量集合,提高包围盒树的紧密性,进而减少相交测试的次数,加速碰撞检测。仿真实验证明了可变方向凸包的碰撞检测算法可以实现精确的碰撞检测;与固定方向凸包算法相比在快速碰撞检测方面具有优越性,当软组织包含的面片数目越多时,快速性优势越显著。     

虚拟环境中的碰撞检测方法

忆速精确的碰撞检测对提高虚拟环境的真实性和增强虚拟环境的沉浸感有着至关重要的作用,而虚拟环境的复杂性和实时性又对碰撞检测提出了更高的要求。本文详细介绍了两种碰撞检测方法,一是著名的基于方向包围盒的方法,二是我们提出的基于固定方向凸包的方法,并对它们进行了分析与比较,实验证明,我们的方法不仅在性能上有所提
提高,而且能较好地适应复杂环境的要求。     

包围盒碰撞检测算法的优化

围绕如何提高碰撞检测的速度,对虚拟环境中的物体进行了假设,提出了对碰撞检测进行预处理的方法,并结合各类包围盒的特点,提出了在碰撞检测中针对具有不同几何特征的物体选择不同类型包围盒的混合包围盒算法,分析了不同类型包围盒之间的求交算法,实现了层次包围盒碰撞检测算法的优化,提高了碰撞检测的速度,增强了系统的实时性。     

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NURBS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(AABB)与固定方向凸包(FDH)的混合层次包围盒树:根节点采用AABB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.     

一种改进AABB包围盒的碰撞检测算法

详细分析比较基于包围盒的碰撞检测算法中的轴向包围盒法、方向包围盒法、离散方向多面体法的检测原理和检测效率,并改进了轴向包围盒碰撞检测算法,提出利用简化包围盒边缘节点实现碰撞检测的新设想,其可行性已被初步试验证实。不仅显著提高了碰撞检测的速度,并且可以便捷地得到更为详细的碰撞检测信息,满足了进一步进行碰撞响应处理的需要。使飞行模拟机的视景系统能够实时、准确地检测出虚拟物体间的碰撞。     

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。     

基于OBB层次包围盒的碰撞检测算法改进

为加强虚拟现实中碰撞检测的实时性,对碰撞检测的算法进行了研究与改进.介绍了层次包围盒和基元碰撞检测的基本原理.在基于三角形网格的碰撞检测模型中,通过在三角形网格中增加特征元素的信息(点、边、面)形成特征描述三角形,再用特征描述三角形结合层次包围盒技术,更好地完成碰撞检测.采用了沿任意方向包围盒(oriented bounding box,OBB)技术.实验结果表明,该算法的改进有效地减少了基元测试的数量与查询时间,提高了运算效率.     

基于混合包围盒的碰撞检测算法优化

为提高复杂场景中碰撞检测的效率,提出一种传统混合包围盒碰撞检测算法的优化算法。从数据结构上对混合包围盒树进行改进,引入时空相关性概念,将包围盒树分为上下2层结构,上层采用包围球,下层采用轴向包围盒,构造混合层次包围盒树,实现物体的快速碰撞检测,利用碰撞检测的时空相关性,简化树的搜索过程。实验结果表明,与传统的混合包围盒碰撞检测算法相比,该算法具有较好的碰撞检测性能。     

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。     

基于FDH包围盒的布料碰撞检测

在布料仿真中,碰撞检测与响应十分复杂,很难同时具备真实感和实时性。针对此问题,采用质点弹簧模型进行建模,基于FDH包围盒提出一种快速的检测基本几何元素间碰撞的方法。通过分析点的位置向量与三角平面的夹角,利用向量内积的性质来判断点与三角形的位置关系,同时进行了相应的碰撞响应处理。实验结果表明,采用该方法进行碰撞检测既保证了模拟的真实性,同时又提高了系统的实时性。     

基于Sphere和OBB混合的碰撞检测算法

层次包围盒是碰撞检测中常用的方法。实现了一种混合使用Sphere和OBB两种包围盒的碰撞检测算法,这种算法在包围盒树的上层使用Sphere,下层使用OBB,吸取了Sphere构造简单,相交测试简单以及OBB紧密性好的优点,可以快速排除没有发生碰撞的对象,在对象发生旋转之后仅需要对下层OBB部分进行相应旋转。通过灵活选择不同层次的数量,可以适用于不同的虚拟场景。通过模拟两辆汽车碰撞的实验,证明了算法在检测速度上优于仅适用OBB的RAPID算法。     

手术仿真中的碰撞检测研究

手术仿真是虚拟现实技术在现代医学领域的一个重要应用，快速精确的撞检测是保证手术仿真真实性的重要条件，手术仿真的实时性和复杂性对碰撞检测提出了更高的要求，在全面分析了手术仿真中碰撞检测的新特点的基础上，给出了一种基于固定方向凸包包围盒层次的碰撞检测方法,这种方法不仅能有效地提高碰撞检测的速度，而且能适应软组织变形后几何特征和拓扑结构的变化，具体应用表明，该方法能较好地解决手术仿真中的碰撞检测问题。     

虚拟手术中刚体和软体碰撞检测算法研究

在虚拟手术中,组织器官的碰撞检测一直是影响手术模拟效率的瓶颈。文中基于手术器械一般远小于组织器官、并且手术过程中器械仅有极小尖端部分与器官接触这一事实,提出了一种新的算法。传统的碰撞检测算法中,一般用层次包围盒树对物体进行建模。文中对虚拟手术器械的建模使用线性表来代替层次包围盒树,与标准库RAPID的对比实验表明,该方法提高了检测的效率,能较好地解决类似虚拟手术中小型刚体和大型软体之间的碰撞检测。     

基于层次包围盒的混合碰撞检测算法

针对碰撞检测算法实时性较差的缺点,本文提出基于AABB包围盒与OBB包围盒相结合的混合碰撞检测算法,首先由对象投影来判断是否相交,检测出不可能相交对象;然后对可能相交的对象投影反向构建AABB包围盒,快速地测试对象;再用OBB包围盒进行精确地检测,以实现虚拟环境对象间高效的碰撞检测。本文还针对传统的基元相交测试效率不高的缺点进行了一定的改进。实验结果表明,与另外两种算法对比,该方法在相同环境前提下能够有效的提高碰撞检测的效率。     

一种针对复杂3D物体碰撞检测的算法改进

碰撞检测是虚拟现实世界的一个关键问题。该文对常用的碰撞检测算法进行分析比较,针对普遍采用的两步算法,综合运用AABB树和规则空间划分算法,提出一种用于复杂的虚拟空间三维运动物体的碰撞检测改进算法。算法分成三步,每一步都排除不可能碰撞的元素。实验结果表明:该算法提高了碰撞检测性能,能满足复杂3D物体碰撞检测准确、快速的要求。     

虚拟现实技术中碰撞检测算法研究

碰撞检测是虚拟现实技术、机器人技术与动画仿真技术等领域中一个关键的环节,其基本任务是确定两个或多个物体彼此之间是否发生接触或穿透。本文阐述了碰撞检测的一般结构、常见的几种分类标准。重点介绍了目前最主要的三种碰撞检测算法,基于包围盒方法的碰撞检测算法,基于图像空间的碰撞检测算法,基于距离场的碰撞检测算法,对它们各自的优缺点做了比较分析。最后预测了碰撞检测算法的未来发展方向。     

虚拟手术中快速碰撞检测方法的研究

为了解决虚拟手术的快速碰撞检测问题,提出了一种新的基于层次包围盒的快速碰撞检测方法。文中基于虚拟手术中器官组织是软体模型且规模巨大,而手术器械是刚体模型且结构简单这一特点,从层次包围盒构造、包围盒树遍历和精确相交测试三个方面改进算法。仿真实验表明该算法能正确有效地处理虚拟手术中的碰撞检测,与标准库RAPID对比,随着软体模型规模的增大,该方法能显著提高碰撞检测的效率。