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.     

复杂场景中快速碰撞检测算法及GPU加速

为了保证在大规模复杂场景中,碰撞检测的实时性和精确性,提出了一种基于图形空间与改进的图像空间相结合,并利用GPU加速的快速碰撞检测方法.利用AABB包围盒的检测策略,快速剔除不相交物体,确定潜在碰撞对象.改进传统的基于图像空间的碰撞检测算法,设计了基于向指定平面投影、模板测试和深度测试的碰撞检测算法.在此基础上,利用GPU的并行计算能力加速整个检测过程,有效地减少了碰撞检测时间.通过在虚拟驾驶系统当中的应用,验证了该方法在大规模复杂场景中碰撞检测的实时性和精确性.     

利用虚拟传感器的巡视器机械臂碰撞检测算法

为提高传统AABB树碰撞检测的精度和效率,提出一种基于虚拟传感器的月面巡视器机械臂碰撞检测算法.建立月面巡视器机械臂的逆运动学解算模型;对地面环境点云数据进行Delaunay三角化,采用多叉树代替二叉树作为AABB树储存环境点云三角面集;利用虚拟传感器简化巡视器机械臂结构模型,通过虚拟传感器遍历AABB树中的环境点云三角面集进行碰撞检测,避免机械臂与环境发生干涉.月面巡视器就位探测任务内场实验表明:基于虚拟传感器的月面巡视器碰撞检测算法使碰撞检测精度在1 mm内,碰撞检测时间降低至10 s内.基于虚拟传感器的碰撞检测算法具有高效性和可行性.     

TIN快速求交算法及其应用研究*

煤矿床地表与地质层面模型通常采用TIN表示,交线作为层面模型交叉部分的特征描述,在模型构建及后续的应用分析中都具有十分重要的作用。根据基于层面模型编制露天煤矿采剥计划的需要,提出并实现了一种基于空间索引与碰撞检测的TIN快速求交算法,算法通过建立TIN空间格网索引,使相交测试仅限于映射在同一个空间格网单元内的三角形对之间,在计算交线时,进一步应用AABB包围盒碰撞检测技术快速剔除不相交三角形对,并分别采用“边—面”及改进的“边—边”求交算法计算异面与共面三角形交线,最后,根据交线段之间的空间邻接关系实现交线的快速分离。实验分析表明,算法整体时间效率较基于OBBTree的TIN求交算法高,并在露天煤矿采剥计划CAD软件系统中应用于计划线生成、运输道路设计、追踪等值线、切割剖面等设计实践,提高了在三维图形环境下采剥计划设计的精度与可靠性。     

基于包围盒和空间分解的碰撞检测算法

文中提出一种基于包围盒和空间分解的碰撞检测算法,用以解决软体的碰撞检测。算法使用AABB包围盒做初步检测,确定可能发生碰撞的物体。再根据包围盒的重叠情况缩小可能发生碰撞的区域,利用哈希表作为数据储存结构进行空间分解,将物体包围盒重叠区域的基本几何元素的空间网格映射到哈希表中,将碰撞区域缩小到基本几何元素,最后用基元碰撞检测找出具体碰撞点。由于前期AABB包围盒的处理减少了空间分解阶段需要映射的基本几何元素数量,该算法具有较高的运算速度。     

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。     

基于BIM的管线优化方法

BIM技术在综合管线设计中的一个重要功能是解决管道碰撞问题。然而手工绘制调整管道的效率低下，因此本文结合Revit二次开发技术，实现基于BIM的管线快速调整优化。首先对综合管线模型中的图元信息进行提取，构建基于AABB和空间几何的混合碰撞检测算法，识别产生碰撞的管道。然后对综合管线工程设计规范进行参数化处理，提出管线调整优化算法，确定待调整管线和调整范围。实现了碰撞管线的自动调整优化，提高了工程设计效率。     

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。     

虚拟齿轮测量中心的运动建模中碰撞检测的研究

介绍了虚拟齿轮测量中心的运动建模的体系结构。具体介绍了碰撞检测中虚拟零件的AABB包围体树的建立以及包围球和包围体树的碰撞检测。通过运动仿真验证了虚拟齿轮测量中心可以实现真实的齿轮测量中心的运动模式。