虚拟装配中实时碰撞检测方法研究

本文介绍了基于层次包围盒的碰撞检测算法,并着重对现有的各种包围盒类型进行了分析比较。文章对OBB包围盒的计算算法、包围盒树的建立算法、包围盒的重叠测试进行了研究,最后以OBB验证了该类算法的有效性和正确性。     

基于云计算Map-Reduce模型的快速碰撞检测算法

针对人机交互系统中碰撞检测实时性、精确性的要求,本文提出了一种基于云计算模型的快速碰撞检测算法。1提出一种新的分裂平面构建OBB平衡包围盒树方法;2引入了标记遍历树概念,对进行碰撞检测的OBB任务树采用堆栈进行深度或广度遍历标记,减少相交检测次数;3采用Map-Reduce云模型对任务树进行划分,划分后子任务采用云模型并行执行,减少了检测时间;4对每个子任务结果进行标识,将标识后的子任务作逻辑运算,通过运算结果判断是否发生了碰撞。对比实验结果表明:与经典的I-COLLIDE、MPI及Pipelining等算法相比,该算法在效率、精确性方面具有明显优势,能够满足复杂虚拟空间人机交互的实时性和精确性的要求。     

基于概率地图的工业机器人路径搜索优化算法

为解决机器人在装配、焊接、喷涂等工业生产中的路径规划调试时间长、效率低等问题,提出一种新的基于概率地图的路径搜索优化算法。该算法首先利用混合包围体层次树碰撞检测算法的优势,在每两个采样位姿点间选出无碰撞的局部路径;然后,在获取始末点位姿信息后,引入A*算法搜索全局路径;最后采用提出的路径优化算法对搜索得到的全局路径进行优化。以此实现只需给出运动初始点与目标点,算法就能自动搜索出一条无碰撞的全局优化路径。仿真和机器人实体实验表明该算法适用于工业机器人的路径搜索,所得机器人运动路径简短,并有效地避开障碍物。     

基于质点转换和包围盒的混合碰撞检测算法

为了提高碰撞检测的效率,提出了一种基于质点转换和包围盒相结合的碰撞检测算法。对空间中的所有物体采用区域中心法和二叉树来构建OBB层次包围盒;对于空间中相隔一定距离的物体利用物理学中质点的概念,把物体的最外层OBB包围盒当作三维空间中的点来计算两点之间的距离,根据质点计算的结果与还原距离进行判断,对于没有通过结果验证的质点不再检测,而通过结果验证的质点则对其进行质点还原;对还原的包围盒进行OBB层次包围盒相交测试。实验结果表明,相比于前人算法基于质点转换和包围盒的混合碰撞检测算法能够更加有效地提升检测效率,并且随着空间的增大检测所花费的时间将会变得更少检测效率更高,特别适用于空间中存在大量物体的复杂环境。     

一种改进的动态OBB层次结构碰撞算法

在虚拟场景中普遍采用基于OBB包围盒的碰撞检测技术,然而传统算法对于大数据量模型的检测仍然效率不高,难以保证实时性。在分析了OBB及其改进算法的基础上,采用改进的OBB中心计算方法,使包围盒能够更紧密的包围模型,提高碰撞检测的准确性和时间效率。在碰撞检测过程中动态地建立OBB层次结构,减少了时间复杂度和空间复杂度。分析和实验结果证明,改进后的算法在处理一般曲面模型尤其是大数据曲面模型时,碰撞检测的稳定性和效率都有明显提高。     

面向虚拟手术的碰撞检测优化算法

为了提高虚拟手术仿真系统中碰撞检测算法的效率,基于混合包围盒碰撞检测法,提出了一种快速的碰撞检测优化算法。首先利用S-AABB上层包围盒进行粗略碰撞检测,然后利用球包围盒进行底层精确碰撞检测,并采用2种优化方法代替传统上建立层次二叉树的过程。采用分区域碰撞检测法,使每次检测只是针对某一个区域内的单元体,有效地提高了碰撞检测效率;采用预测碰撞检测法,当碰撞连续发生时,预测出即将可能发生碰撞的单元体,只是针对这些单元体进行碰撞检测。最后通过实验数据,证明了该碰撞检测算法及其优化方法的有效性及其快速性。     

运动物体仿真中的碰撞检测研究

针对运动物体仿真中碰撞检测的实际需要,对运动物体与地面的碰撞检测和运动物体与地面上其他物体的碰撞检测进行了研究,对方向包围盒（OBB）碰撞检测算法进行了设计,使VegaPrime中的碰撞检测由单一的线段变成了完整的三维物体。试验结果表明,通过对比例参数的控制,能产生具有预警机制或碰撞容忍度的碰撞检测包围盒。     

碰撞检测中的包围盒方法

讨论了当前虚拟环境中应用比较广泛的2类碰撞检测算法——空间剖分法和层次包围盒法.重点对层次包围盒算法中的轴向包围盒(AABB)法、方向包围盒(OBB)法和固定方向凸包包围盒(FDH)法从包围盒的构建、相交检测等方面做了详细分析,并从计算复杂度、适用范围等方面对这3类方法进行了比较.     

碰撞检测中的包围盒方法

讨论了当前虚拟环境中应用比较广泛的2类碰撞检测算法——空间剖分法和层次包围盒法．重点对层次包围盒算法中的轴向包围盒（AABB）法、方向包围盒（OBB）法和固定方向凸包包围盒（POH）法从包围盒的构建、相交检测等方面做了详细分析，并从计算复杂度、适用范围等方面对这3类方法进行了比较．     

虚拟设计中碰撞检测技术的研究

针对目前虚拟设计中碰撞检测系统复杂、速率和精度达不到理想要求的现状,提出一种两阶段碰撞检测算法。该方法粗测阶段采用AABB包围盒进行相交测试,剔除完全不相交的目标物体;精测阶段采用空间投影技术结合z缓存算法对上一步结果的潜在性相交目标进一步测试,获得物体碰撞数据信息,最终完成目标物体的碰撞检测。实验结果表明,该算法检测效率优于传统包围体碰撞检测算法。该技术改进后可实现更精确的碰撞检测。