空间方位向量与包围体策略结合的3D模型拾取

3D模型的拾取在三维人机交互、交互式图像系统图形拾取方面均有重要应用,目前普遍的拾取算法均需利用鼠标操作才能实现,在拾取计算过程中常存在一系列矩阵求逆的问题,且对3D 模型构造的拾取包围体过于单一,影响拾取的有效性、便捷性和精确性。本文提出了一种基于空间方位向量与包围体策略结合的3D 模型拾取算法。首先,用实体交互笔代替鼠标,在下位机解算交互笔空间姿态信息,将交互笔空间方位向量实时映射到虚拟场景世界坐标空间并生成一条拾取射线;其次,采用形状判定阈值策略,对3D 模型不同模块的外形特征实时建立针对具体模块的盒状包围体和球状包围体;最后,通过拾取射线与具体包围体的相交检测,判定是否拾取了具体模块。实验中以拾取具体3D 模型为例,相比于经典射线与单一包围体的拾取方法,本文所提出的算法对模块的拾取速度提高了16.98%,对3D模型相邻模块边缘的拾取误判率从单一包围体的71.26%降低到12.80%,操作便捷有效。     

Web3D引擎中三维图形对象拾取的算法与实现

应用Web3D引擎开发的计算机仿真系统和虚拟现实系统均需在Web浏览器上运行,需要其能快速下载和运行,因而要求尽可能提高Web3D引擎包括拾取功能在内的计算效率。在算法上提出了射线的分层次求交,先采用包围盒算法来实现对选择对象的快速拾取;为优化拾取的精度,再用三角形算法来实现准确拾取。在提出算法的基础上,用JAVA语言实现了在开源Web3D引擎上对所选图形对象拾取功能的开发。     

碰撞检测中AABB包围盒以及基本几何元素间的相交测试

在利用层次包围盒法理论的基础上,判断AABB包围盒是否相交以及所相交的包围盒中的基本元素是否相交,通过比较两个AABB包围盒在三维空间中各个平面内的投影是否都相交并对相交的包围盒中的基本几何元素（三角形或四面体）做进一步的相交测试．提出了一些算法。     

碰撞检测中AABB包围盒以及基本几何元素问的相交测试

在利用层次包围盒法理论的基础上,判断AABB包围盒是否相交以及所相交的包围盒中的基本元素是否相交,通过比较两个AABB包围盒在三维空间中各个平面内的投影是否都相交并对相交的包围盒中的基本几何元素(三角形或四面体)做进一步的相交测试,提出了一些算法.     

点元表示的参数曲面相切判断与计算

提出了一种基于点元的参数曲面求切新算法,该算法先对曲面进行离散点元采样,通过层次包围盒测试,建立法向包围锥,对判断为可能相切的区域,根据精度自适应动态重采样点元,最后进行求切运算。实验表明,通过对曲面可能相切区域分析检测,能够针对曲面相切的情况在可控误差范围内有效求出切点,算法稳定可靠且易于交互。     

基于包围盒细分的碰撞干涉检查算法研究

提出了一种基于轻量化三维模型的碰撞干涉检查算法.本算法只需要获得某时刻三维模型信息中的三角片顶点位置信息,就可以采用包围盒和判断空间三角形相交结合的方法完成轻量化三维模型的碰撞干涉检查.检查过程根据轻模型的三角片顶点信息构造包围盒,并对包围盒做分割处理,组织成八叉树结构,再进行这些分割后的包围盒的碰撞干涉检查,对发生干涉的叶节点包围盒则再对其中包含的三角面进行相交判断,若相交则说明发生了碰撞干涉.算法已得到初步应用,极大缩短了由大量三角面片构成的轻模型的碰撞干涉检查时间,而且提高了检查的效率和精度.     

一种基于位置关系判定的GPU三维几何图元拾取方法

针对交互式图形应用对拾取在效率、适用范围和拾取信息方面的需求,提出一种新的基于GPU的三维几何图元拾取方法。在进行拾取绘制时关闭光栅化,将鼠标位置信息和图元顶点坐标变换到规范化设备坐标系,通过在几何处理器中判断投影后的二维图元与鼠标或选择框的位置关系进行命中判定,并利用变换反馈将拾取信息返回应用程序。在提出方法的基础上,介绍了单体拾取和块拾取的Open GL实现。实验表明,该方法的单体拾取效率较基于GPU的射线相交法有约10%的提升,同时能支持高效块拾取。     

基于层次包围盒的配电网电气接线图自动生成算法

针对配电线的地理接线图自动转换为单线图时,线和设备的重叠交叉问题,该文提出了一种基于层次包围盒技术的自动成图排布算法;针对层次包围盒不紧密性造成的空间浪费,提出了一种对排布方向可能相交的临近路径的包围盒进行相交检测,及时利用空闲空间排布线路的方法。算法支持架空、地缆及混合型的区域电气接线图,真正解决了实际应用问题。     

虚拟装备维修训练系统中碰撞可能性预检测技术

对多对象间四维时空实时碰撞检测技术进行了研究，分析了基于简单包围盒技术的碰撞检测带来的问题，设计了基于路径包围盒关键点技术的可能性碰撞检测方法．该方法利用空间平铺技术快速检测不同路径包围盒问轨迹相交的可能性．在虚拟装备维修训练系统中结合实体对象运动速度判断实体对象碰撞的可能性，用体系哈希表（Hierarchical Hash Table）查找路径包围盒间交集，构建可能碰撞路径集，采用路径检测法对可能发生碰撞的路径进行关键点分析，确定碰撞部位，提出了基于路径包围盒关键点技术的可能性碰撞检测方法的实施策略，并在虚拟维修训练系统中进行了实现．     

虚拟手术中实时碰撞检测技术研究

碰撞检测是虚拟手术的关键技术,为提高检测速度,满足系统实时性的要求,提出空间剖分和层次包围盒相结合的方法。使用八叉树表示法对虚拟场景进行空间剖分,在叶节点构建层次包围盒。进行碰撞检测时属于不同八叉树节点的几何元素不会相交,否则使用层次包围盒算法继续进行检测,对于有可能相交的几何元素再进行精确相交检测。