三角网格曲面模型快速求交算法

提出一种三角网格曲面模型快速求交算法,该算法基于三角网格曲面模型动态空间索引结构,通过结点包围盒相交检测快速缩小求交范围,准确定位相交三角面片包围盒集合并对该集合进行排序,依次连接各包围盒内三角网格曲面模型交线数据,实现曲面模型交线快速提取.实例证明,该算法可有效地提高数据密集、形状复杂的三角网格曲面模型求交效率,对逆向工程中三角网格曲面模型的裁剪、拼接及数控加工刀轨生成具有重要意义.     

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．     

基于层次包围盒和光线追踪的两步法碰撞检测技术

为了实现虚拟现实场景中物体间的实时碰撞检测,结合层次包围盒和光线追踪算法的优点,提出了一种新的两步法碰撞检测技术.利用层次包围盒法进行预处理优化,快速排除不相交的包围盒,将预处理结果直接传递给后续精确检测模型.采用光线追踪法在一维空间迅速搜索到具体碰撞点对,并返回点对间的距离和表面法向量等碰撞响应所需的量.预处理阶段和精确碰撞检测过程中的输入都存储在相同的数据结构,即八叉树中,减少了冗余的计算量.仿真实验表明,两步法碰撞检测技术对点对间的碰撞检测具有较好的准确性和高效性.     

动态3D虚拟场景并行化光线跟踪加速结构设计

为提高光线与虚拟场景几何面片求交的计算效率,提出一种基于混合模式的空间加速结构。该方法改进传统的层次包围盒,把细分层次包围盒与空间均匀网格划分相结合,实现了可并行的混合空间加速设计。此外,把帧间可重用的数据抽取至数据缓存,建立多几何群组的加速结构共享,实现了光线跟踪算法的并行优化。实验证明,该混合加速结构能有效加快光线跟踪的光线场景求交判断速度,快速实现光线跟踪并行化计算。     

三次B样条曲线的离散终判及其求交算法

自由曲线离散终判条件的建立是其离散求交算法实现的关键.使用三次B样条曲线段的控制顶点和节点矢量对其二阶导矢进行估算,得到该曲线段高的估计值,从而确定其离散的终判条件.通过判断三次B样条曲线段控制顶点包围盒是否相交,确定两曲线交点可能存在的位置,然后依据离散终判条件,决定是否需要对曲线段运用插入节点算法进行中点离散,在此基础上建立其离散求交算法.     

点云曲面空间网格化加密求交算法

通过分析现有图形截交线、相贯线求解方法的优缺点,提出一种点云曲面空间网格化加密求交算法.采用几何图形离散化表达,并采用离散点求交集或重合度的方式计算图形间的公共部分.用空间网格包络盒快速定位点云曲面的相交区域,并采用计算三角面的重心位置,对相交区域进行点云加密.通过实际点云模型算例,验证该算法的有效性.经试验证明,所设计的算法操作简单、计算精度高、稳定可靠、适应性广.     

三次B样条曲线的离散终判及其求交算法

自由曲线离散终判条件的建立是其离散求交算法实现的关键．使用三次B样条曲线段的控制顶点和节点矢量对其二阶导矢进行估算，得到该曲线段高的估计值，从而确定其离散的终判条件．通过判断三次B样条曲线段控制顶点包围盒是否相交，确定两曲线交点可能存在的位置，然后依据离散终判条件，决定是否需要对曲线段运用插入节点算法进行中点离散，在此基础上建立其离散求交算法。     

基于改善的射线相交法快速计算复杂几何距离场

为了提高几何距离场的计算速度,提出一种新的应用改善的射线相交法进行复杂几何距离场快速计算的方法.首先,通过扫描或者取样获得二维数据点集,其次,将该数据集有序排列且用一个包围盒包围并均匀子分到指定的分辨率,再次,针对每个栅格点,找到其窄带范围内的所有点,从栅格点构造射线与窄带相交,从而应用射线相交法判断窄带范围内的栅格点...     

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。     

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。     

代数剪切法：一种曲线与曲面快速求交方法

在计算机图形学和几何造型中 ,参数曲线曲面或代数曲线曲面求交是一基本问题 .为提高曲线曲面求交的速度 ,结合代数法、求交的矩阵模式、幂迭代和B啨ｚｉｅｒ曲线曲面的几何性质 ,提出了一种新的基于代数逼近和特征值理论的代数剪切法 .在代数剪切法的结果算法中 ,仅需相交区域内的特征值参与运算 .此算法可剪切区间并快速收敛于交点 ,与已有的算法相比 ,代数剪切法有较高的效率和准确性     

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。     

一种基于OBB包围盒算法的改进

为了提高碰撞检测的速度,对虚拟环境中的物体进行了假设,提出了方向圆柱包围盒检测方法,并结合各类包围盒的特点,分析了不同类型包围盒之间算法,实现了层次包围盒碰撞检测算法的优化,提高了碰撞检测的速度,增强了系统的实时性。     

一种基于煤层底板TIN模型的剖面线生成算法

提出了一种利用TIN模型快速生成煤层底板剖面线的方法。该方法充分利用了高效的索引机制和不规则三角网一体化数据结构中包含拓扑关系特点，实现了剖面线端点所在三角形以及与剖面线相交三角形的快速搜索和定位，极大提高了煤层底板剖面线生成的速度和算法的效率，并且有效地表示出断层交面线与剖面线的相交关系。     

基于三角形包围盒的纹理地图集生成算法

在平面坐标系中旋转所有网络三角形,使其最长边为水平方向。按照包围盒高度递减次序,将每个三角形包围盒在地图集中沿扫描线顺序滑动。通过标签矩阵中的包围盒碰撞测试实现三角形纹理的空间定位,由此获取三角形纹理坐标并完成对地图集的纹理填充。采用二分法测试三角形的最佳缩放系数,使所有三角形包围盒正好填满地图集空间。理论分析与试验结果表明:该算法具有简单稳定、存储纹理不变形的优点,与同类算法相比其空间填充率有较大幅度提高,运行时间没有明显增加。     

数字化三维服装设计系统中空间曲线造型方法

提出了一种空间曲线造型方法,并利用Sharp GL加以实现,获得了满意效果,为系统中的其他操作奠定了基础,对于数字化三维服装设计系统具有重要意义.本方法引进八叉树分层包围盒结构技术,当从拾取点做拾取射线后,首先找到该射线与包围盒相交的特定ID号,然后在包围盒中求取该射线与各个三角面片的交点,并对比各个交点的深度信息,筛选出离视点最近的交点作为拾取点,最后利用Shar GL求值器把各个拾取点绘制成NURBS曲线.该方法兼具了射线测试法精度和包围盒拾取法速度的双重优点.     

基于包围盒编码的曲面求交算法

利用包围盒编码技术,以分割后的小曲面片为基准,建立新的坐标系,并分别构造各小曲面的最小包围盒,以每个包围盒的中心为坐标中心,进行空间划分和编码;分割求交曲面,并取各小曲面的角点和顶点,利用角点和顶点所在区域的编码间的逻辑运算来判断曲面与包围盒的关系,以此提高求交效率.     

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GPU的层次包围盒快速构造方法

为了能够在基于光线跟踪技术的真实感图形绘制过程中迅速而高效地排除无效的光线相交计算,快速地构造高质量的加速结构,提出基于图形处理器（GPU）体系架构研究基于图形处理器的层次包围盒快速构造方法.在构造初期、构造中期、构造末期3个阶段分别针对二叉树结构特点和多核架构特点来设计不同的策略,从而实现层次包围盒结构(BVH)的并行快速构造.实验表明,采用该方法可以最大限度地发挥图形处理器强大的并行计算能力,有效使用硬件计算资源和存储资源,在保证加速结构构造质量的前提下大大缩短加速结构的构造时间.