基于时空相关性的快速碰撞检测算法

针对如何提高碰撞检测算法实时性的问题,提出一种空间分解与层次包围盒相结合的碰撞检测算法,并利用物体运动的时空相关性来加速物体之间的碰撞检测速度。首先用空间分割的方法确定相邻物体,然后用基于时空相关性的层次包围盒方法检测物体之间的碰撞情况,在包围盒碰撞检测时采用加入预判的OBB相交测试方法,减少了包围盒的相交测试计算。实验结果表明,该算法能够实现多个物体同时发生碰撞的检测,并且提高碰撞检测的实时性。     

时空相关性在多物体碰撞检测中的应用

尽管利用虚拟环境中物体运动的时空相关性来加速物体间的碰撞检测，可以取得不错的效果，但目前的时空相关性算法只应用在两个物体的碰撞检测中，而不能处理多个物体同时发生碰撞的情况；另外，利用时空相关性尚无法解决快速运动物体的碰撞检测问题。针对传统算法的这两个缺陷，在综合利用空间区域划分和时空相关性算法的基础上，通过修改虚拟对象的内部数据结构提出了一种改进算法，实验结果表明，该算法不仅可实现多个物体同时发生碰撞的检测，而且能保证算法在物体高速运动时的有效性。     

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。     

机械加工过程仿真中运动物体的碰撞检测

本文提出了一种表达实体的八叉树层次球状模型和基于这种模型的运动物体之间的碰撞检测算法。机械加工过程的图形仿真对ＮＣ程序的检验是十分有用的，因为编程者或加工操作者能够很方便地看到加工的效果。由于在加工过程中，刀具和工件等都是运动物体，而要从图形上直接目测运动物体之间的碰撞情况是十分困难的。所以，本文提出了一种表示运动物体的模型及相应的碰撞检测算法。一个物体可用一个八叉树层次球模型来表示，其运动可以用节点的外接球的球心的运动来表示，它是时间的函数。通过求解满足碰撞条件的方程，我们可以得到两运动物体碰撞时间和位置。本文最后对碰撞检测算法的特性进行了分析。     

3D游戏程序设计中碰撞检测的数学方法

3D游戏已经成为电脑游戏的主流产品。在3D游戏开发过程中引擎程序设计的一个重要环节就是需要确定运动着的物体和环境之间,物体和物体之间在什么时候发生碰撞,从而有效地控制物体运动的过程。该文从环境碰撞和实体碰撞二个方面论述了游戏引擎程序设计中碰撞检测的数学基本方法,为游戏开发中的引擎程序设计的碰撞检测算法的提供数学解决方案。     

基于八叉树精确划分型值点的碰撞检测算法

针对虚拟现实中碰撞检测的快速计算问题,提出一种新的粗略碰撞检测与精确碰撞检测相结合的检测算法。首先利用AABB包围盒法排除不可能相交的物体,然后对可能发生碰撞的包围盒采用八叉树算法进行空间分割,在包围盒内找到由型值点形成的三角形面片,利用三角形面片的碰撞检测算法精确地判断物体是否碰撞。通过与OBB包围盒算法的碰撞检测数据对比,验证了该方法的有效性。     

一种基于半透明颜色叠加与深度值的碰撞检测算法

为了快速验证虚拟装配仿真过程中零部件的可装配性,改进了一种基于图像空间的快速碰撞检测算法。该算法首先通过半透明颜色叠加实现对无碰撞装配体的快速滤除,并确定出潜在的碰撞区域;然后利用像素深度值求出遮挡对象与待装配物体在其运动方向的最小分离距离,弥补了基于图像空间的碰撞检测算法只能判断物体间是否发生碰撞而不能求距的缺点;最后针对求距环节提出了一种像素区域划分策略,以提高算法的检测精度。测试结果表明,所提算法在整体上能够满足虚拟装配系统实时性和精确性的要求。     

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。     

凸多面体连续碰撞检测的运动轨迹分离轴算法

针对凸体间的连续碰撞检测,在距离算法(Gilbert-Johnson-Keerthi distance algorithm,GJK)基础上,提出一种采用运动轨迹分离轴计算的线性连续碰撞检测算法.该算法首先采用支撑点和投影技术,剔除必定不发生碰撞的物体,以加速碰撞检测的速度;然后,对可能发生碰撞的物体,计算2个凸体的Minkowski差集,所形成的凸包与运动路径执行GJK分离轴算法,实现在整个时间区间内一次性完成碰撞检测任务;最后,采用几何方法以及超平面与射线求解方式计算射线与凸体边界近交点,确定出第一次发生碰撞位置,并调整运动物体位置,完成碰撞响应过程.该算法不需要构造扫掠体,连续检测过程中不需要凸体间的求交计算.将文中算法应用于物体方向包围盒的连续碰撞检测,算法分析和实验结果表明,该算法对包围盒的连续碰撞检测具有较高检测精度和响应速度.     

复杂场景中基于拓扑空间网格的碰撞检测算法

为了提高复杂场景的碰撞检测效率,提出一种基于拓扑空间网格的碰撞检测算法. 由于场景中存在众多形状复杂、尺寸不一且运动状态不同的物体,首先采取场景预处理对空间进行均匀八叉树网格划分,建立物体方向包围盒层次树与空间网格拓扑结构,利用静态大尺寸物体分割策略提升定位精确性,然后在实时检测中利用拓扑空间网格及投影相交测试排除大量不相交物体对,利用层次包围盒算法对潜在碰撞对进行精确检测并计算出碰撞点. 实验结果表明,本算法有效地提高了实时检测的效率,适用于复杂虚拟场景中的碰撞检测.     

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。     

USSCD：一个基于均匀空间分割的快速碰撞检测算法

对于存在大量运动物体的虚拟环境，碰撞检测往往成为影响系统计算效率的瓶颈，为提高多体碰撞检测的效率，提出了一个基于均匀空间分割的快速多体碰撞检测算法——USSCD，该算法首先将物体空间均匀分割成一系列单元格，然后在每个单元格，通过基于AVL排序的扫描排除法进行碰撞检测，同时依据物体的分布密度，提出了一个计算单元格尺寸的优化方法，通过一系列实验，测试了USSCD算法的性能，并与I-COLLIDE算法进行比较，实验结果表明，在均匀分布条件下，当物体数量较大时，USSCD的效率高于I-COLLIDE算法，而且，USSCD算法的效率基本不受物体运动相关性的影响。     

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。     

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。     

基于包围盒与空间分解的碰撞检测算法

本文提出了一种基于包围盒方法与空间分解方法相结合的碰撞检测算法,用于解决变形体的碰撞检测问题。该算法首先用包围盒来快速判断物体之间是否相交,如果相交则进一步用空间分解法来定位相交的区域,在此阶段用哈希表的数据结构来保存物体的几何信息。与其他碰撞检测算法相比较,本算法不仅能够较大地节省空间,而且时间复杂度也比较低。除此之外,本算法不仅能够找出发生碰撞的基本几何元素对,而且还能够精确地找出碰撞点。     

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。     

IBCD: a fast collision detection algorithm based on image space using OBB

Image‐based collision detection algorithms make efficient use of the graphics rendering hardware and reduce the computational cost of CPU. In this article, a fast collision detection algorithm based on image space is presented, which combines graphics hardware capabilities with a simplified geometric representation (oriented bounding box) in order to rapidly detect collisions between complex objects. The method can deal with arbitrary polyhedra, while preserving the merits of image‐based collision detection algorithms. This is achieved by decomposing the surfaces of an object into a list of convex pieces. High efficiency of the algorithm is obtained by organizing the convex pieces into a binary tree with each node representing a convex piece, and by adopting triangle strip compression. The algorithm has been implemented and compared with related algorithms. Copyright © 2003 John Wiley & Sons, Ltd.     

虚拟景区中层次碰撞检测方法的研究

针对虚拟景区场景大、对象多的特点,提出了一种层次碰撞检测方法。首先运用空间剖分法过滤掉远处不可能碰撞的对象,然后再通过构建碰撞检测空间,剔除掉待测运动对象附近暂时不可能碰撞的对象,最后再运用S-AABB层次包围盒法根据每个对象的具体精度要求进行精确碰撞检测。该碰撞检测方法在满足实际精度要求的前提下,降低了碰撞检测次数和复杂度,提高了实时性,是一种针对虚拟场景高效快速的碰撞检测方法。     

可变形物体间的精确碰撞检测方法研究

针对可变形物体,提出了一种基于粒子的精确碰撞检测算法。首先用LBG矢量量化技术将物体的表面划分成几个小区域,然后在每个区域中分别选择一个点作为检测粒子。当一个物体接近另一个物体时,找出两物体上靠得最近的粒子对。为了得到精确的碰撞位置坐标,进一步计算靠得最近的顶点的相关三角面片之间的最短距离。若此距离小于某个给定的阈值,则可认为两物体在相关三角面片上的最近点处发生了碰撞。仿真实验验证了该算法能有效处理虚拟力交互仿真中的可变形物体的碰撞检测。