虚拟手术中基于边界元模型的碰撞检测研究

碰撞检测是虚拟手术的关键技术,针对人体组织的材料特性,提出基于线弹性理论的边界元模型。首先对整个场景空间进行剖分,在剖分网格中构建层次包围盒,包围盒相交时再进行精确相交检测。碰撞引起组织形变时,在几何模型的边界上建立线弹性积分方程,碰撞单元区域的形变量能够通过离散的求解结果反映出来。该算法速度快、精度高,很好的解决了虚拟手术系统实时性与真实感之间的矛盾。     

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．     

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.     

基于八叉树邻域分析的光线跟踪加速算法

八叉树是加速光线跟踪常用的层次划分结构,为加快八叉树跟踪光线的过程,论文研究了运用八叉树邻域分析提高光线与八叉树节点之间的碰撞检测速度的方法,提出了一种结构简单、计算效率更高的八叉树节点的邻域分析算法。运用该算法可由现碰撞节点快速计算出下一碰撞节点,避免了采用大量递归搜索计算,从而提高了图像的渲染速度。实验结果表明,使用论文提出的邻域分析进行碰撞检测,效率比传统算法提高了3倍以上,大大提高了光线跟踪的速度。     

一种利用Delaunay三角剖分的碰撞检测算法

虚拟现实中物体对象分布及运动情况呈现复杂多样,碰撞检测算法很难达到实时性和准确性的要求.提出了一种基于Delaunay三角剖分的多物体碰撞检测实时算法.该算法运用包围体紧密拟合物体对象,以包围体的中心构建离散数据点集,生成Delaunay三角网格,实施碰撞检测,避免层次包围盒和空间划分的不利因素,物体的更新等操作限定在局部的三角形内.实验表明在多物体的碰撞检测中,即使存在若干移动物体,算法能够满足实时性和准确性的要求.     

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。     

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.     

基于OpenCasCade的虚拟三坐标测量机碰撞检测方法

为了解决三坐标测量机测量过程中可能出现的碰撞问题,提出将虚拟空间与实际空间相结合的防碰撞方法,同时提出一种基于OpenCasCade(OCC)的快速、准确的虚拟空间碰撞检测方法.防碰撞方法在虚拟空间中建立与实际空间具有一一对应关系的虚拟模型,从而在计算机向三坐标测量机发送运动指令时先在虚拟空间中检测该指令是否会造成碰撞,将有碰撞的指令修改为无碰撞的安全指令输出,以达到防碰撞的目的.根据OCC建模的特点,可以将虚拟空间碰撞检测方法分为2步,第1步利用包围盒法快速剔除不可能碰撞的部分,第2步利用三角面片相交检测法进行较为精确的碰撞检测.为了提高速度,利用OpenMP将碰撞检测程序的计算并行化.相关的碰撞检测实验验证了该碰撞检测方法的可行性,并根据记录的数据对碰撞检测时间和精度进行了分析,证明该碰撞检测方法具有一定的实用价值.     

虚拟装配序列生成及其评价系统的研究

利用X3D虚拟现实技术建立了产品装配信息模型,运用虚拟现实技术中的碰撞检测技术实现了装配序列的生成,最后通过灰关联分析方法实现了装配序列的评价．以Java为开发平台,在Java中嵌入X3D,结合包围盒层次法中的轴向包围盒AABB和方向包围盒OBB,开发出的虚拟装配序列生成及其评价软件,为装配序列的研究提供了一个基于X3D的全新平台,最后,通过实验验证了系统的可行性和有效性．     

糖果包装机虚拟拆装碰撞检测研究

目的 为了提高虚拟装配系统中碰撞检测的效率,提出以AABB包围盒粗检测和深度图细检测的碰撞检测方法。方法 首先利用SolidWorks软件建立BZ350糖果包装机模型,以STL格式导入到引擎中,通过对零件先建立AABB包围盒做粗检测后,分别对2个零件获取对应的深度图,使用OpenCV对2张深度图相叠加,根据叠加后像素值的大小来判断零件是否发生了碰撞。结果 实验表明,当叠加后深度值小于100的数量占所有深度值不为0的数量的比例大于86.2736%时,即可认定两零件发生碰撞。结论 对比传统检测算法,此算法在保证了检测速度和检测精度的前提下,对复杂模型的检测具有优势,并且保证了运行的速度在40帧/s以上的流畅运行。     

碰撞检测在大型虚拟场景中的应用

为了达到虚拟机器人在场景中漫游,要求实时地检测机器人与建筑物之间的碰撞.针对这种检测对于干涉精度要求不高,而对实时性要求较高的特点,采用假想长方体代替复杂物体进行OBB包围盒的计算方法,大大简化了计算复杂度.变化的虚拟场景,需要时刻更新包围盒,来判断机器人与环境物体是否碰撞.为了提高实时性,采取以下措施:只更新位置发生变化的物体的包围盒,静止物体的包围盒只做一次计算;找出与机器人距离最近的物体,只检测该物体与机器人是否碰撞,其他物体不进行检测.以上措施提高了计算速度,增强了检测的实时性.     

曲面激光密集测量三维数据的三角片逼近方法

本文以激光－机器视觉测量方法得到的曲面数据云为基础，探讨了曲面密集三维散乱点群数据的几何建模方法，根据激光测量方法和三维点群分布的特点，建立了恰当的数据结构在计算机中表示散乱点群。由八叉树空间分割原理对密集散乱点群进行空间分割，建立八叉树拓扑关系。由八叉树空间分割原理对密集散乱点群进行空间分割，建立八叉树拓扑关系，显著加快了任意点的搜寻速度。采用万有引力定律计算三角片顶点坐标，由此实现散乱点数据的     

确定任意形状物体最小包围盒的一种方法

最小包围盒广泛应用于碰撞检测、模具分型设计、产品包装设计以及图像处理、模式识别等领域。根据不同的应用场合对包围盒的不同要求,提出了一种简单、实用的确定任意物体最小包围盒的方法,利用现有的CAD软件本身具有确定轴向包围盒的功能,通过对AutoCAD软件的二次开发,利用程序自动确定出任意形状物体的最小体积包围盒或最小面积包围盒,以适应于不同的应用场合。     

剖分T型钢梁柱连接框架中柱空间节点抗震试验研究

为研究空间剖分T型钢半刚性梁柱连接节点的抗震性能,以钢框架中柱节点为研究对象,对2个空间剖分T型钢连接节点模型,2个平面剖分T型钢连接节点模型和1个空间刚性节点模型进行了以柱端为加载模式的空间拟静力试验。通过试验现象分析了不同节点变形特性、塑性发展及破坏模式;由试验数据分析了不同节点的强度、转动刚度、滞回特性、延性系数和耗能特性。研究了空间剖分T型钢连接节点与空间刚性节点和平面剖分T型钢连接节点的受力差异性。研究成果表明:空间半刚性节点在空间荷载作用下与平面半刚性节点在平面荷载作用下具有不同的受力特性。     

一种裁剪曲面自适应三角剖分算法

本文介绍了一种裁剪曲面按精度三角剖分算法。三角剖分过程在参数域和曲面空间同时进行，参数域上控制三角片的拓扑关系，曲面空间进行精度检测。算法的核心思想是将裁剪曲面三角剖分视为约束剖分问题，从而使得三角形的细分操作拓展为有效域内插入散乱节点的三角剖分问题。算法简便、实用，三角化结果品质良好，已成功地应用于数控加工刀具轨迹干涉处理等具有精度要求的应用领域。     

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。     

基于特征点的快速碰撞检测算法

在Lin-Canny算法的基础上,提出一种虚拟环境下面向凸体的动态、实时碰撞检测方法。该方法采用模型的特征点集合来描述其外部轮廓,通过改进的最近特征对获取方法和提出的中心定位算法来进行碰撞检测。实验给出了基于特征点的碰撞检测算法与基于包围盒算法的比较结果,证明了所提出算法的优越性。     

基于DirectX SDK开发平台的碰撞检测

针对各企业采用的软件类型差异，提出了基于DirectX SDK的远程地同设计模型，用X文件作为统一的数据交换格式。根据X文件对三维模型数据的存储方式并结合AABB包围盒的检测算法原理，建立了以轴向投影节点为单元的包围盒二叉排序树，用中序遍历的方法，产生轴向检测表，提高了检测速度。在精确判断过程中，提出了以坐标系变换的方式，把三角形的空间求交问题简化为平面问题，简化了算法并提高了检测速度。     

先序遍历动态八叉树碰撞检验算法的研究

碰撞检测技术是虚拟现实技术中的关键问题,本文创新的提出基于先序遍历八叉树算法,此算法大幅减少碰撞检验的数据运算量,提高数控仿真显示效果及流畅性。