一种优化的可变形物体碰撞检测算法

对可变形物体的碰撞检测提出了一种优化的加速算法。算法在Sean Curtis[1]等人提出的特征三角形检测算法的基础上,增加了点和边的基本元素动态分配,并且用多叉树代替二叉树,提高了碰撞检测的效率。新算法可以应用于所有以三角形为基本单位的模型,能够显著地减少基本元素对的检测,并且可以和传统的层次包围盒法结合使用。用提出的优化加速算法对连续碰撞检测中的球-布模型和人体模特-服装模型进行了检测,实验表明,改进的算法相比原算法减少了元素检测的对数,缩短了检测时间,性能提升非常明显。     

一种快速的双重层次包围盒碰撞检测算法

传统的包含方向包围盒(OBB)的混合包围盒结构大多只是利用了OBB的紧密性特点,没有对OBB之间的相交测试进行改进,而OBB相交测试却占了这类算法的大部分运行时间。基于此,提出一种基于AABB-OBB双重包围盒的碰撞检测算法,外层的AABB可以快速排除分离距离较大的模型对,而当AABB相交时,与传统需要检测15条潜在分离轴的方法不同,内层的OBB之间的相交测试只需检测特定的5条分离轴。最后在算法的基本图元相交测试阶段,利用OBB之间相交测试所计算的中间值代替三角形的坐标值,省去不同模型中的三角形坐标变换,这一步骤进一步提升了整个算法的效率。     

虚拟手术中刚体和软体碰撞检测算法研究

在虚拟手术中,组织器官的碰撞检测一直是影响手术模拟效率的瓶颈。文中基于手术器械一般远小于组织器官、并且手术过程中器械仅有极小尖端部分与器官接触这一事实,提出了一种新的算法。传统的碰撞检测算法中,一般用层次包围盒树对物体进行建模。文中对虚拟手术器械的建模使用线性表来代替层次包围盒树,与标准库RAPID的对比实验表明,该方法提高了检测的效率,能较好地解决类似虚拟手术中小型刚体和大型软体之间的碰撞检测。     

虚拟手术中刚体和软体碰撞检测算法研究

在虚拟手术中,组织器官的碰撞检测一直是影响手术模拟效率的瓶颈.文中基于手术器械一般远小于组织器官、并且手术过程中器械仅有极小尖端部分与器官接触这一事实,提出了一种新的算法.传统的碰撞检测算法中,一般用层次包围盒树对物体进行建模.文中对虚拟手术器械的建模使用线性表来代替层次包围盒树,与标准库RAPID的对比实验表明,该方法提高了检测的效率,能较好地解决类似虚拟手术中小型刚体和大型软体之问的碰撞检测.     

混合包围盒碰撞检测算法研究

为提高碰撞检测的实时性,提出一种混合包围盒碰撞检测算法。将物体的包围盒二叉树设计为2层结构,顶层使用AABB包围盒排除不相交的物体,下层利用k-DOPs包围盒检测物体之间的碰撞情况。采用任务树的方法对2棵混合包围盒二叉树进行同步遍历,实现物体之间的碰撞检测。与其他碰撞检测算法进行对比分析,实验结果表明,该算法能提高碰撞检测的实时性和精确性。     

一种基于八叉树与流水线技术的快速碰撞检测算法

针对存在大量运动物体的虚拟环境,提出一种基于空间八叉树剖分与流水线技术的并行碰撞检测算法.通过八叉树剖分,把虚拟空间剖分成一系列的子空间,然后只对同一空间中的结点进行碰撞检测.对空间内的每个物体构建包围盒树,同一空间中的任意两棵包围盒树遍历构成任务树,把任务树中的任务分配给不同的进程进行碰撞检测,并采用流水线与多线程技...     

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。     

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。     

基于Sphere和OBB混合的碰撞检测算法

层次包围盒是碰撞检测中常用的方法。实现了一种混合使用Sphere和OBB两种包围盒的碰撞检测算法,这种算法在包围盒树的上层使用Sphere,下层使用OBB,吸取了Sphere构造简单,相交测试简单以及OBB紧密性好的优点,可以快速排除没有发生碰撞的对象,在对象发生旋转之后仅需要对下层OBB部分进行相应旋转。通过灵活选择不同层次的数量,可以适用于不同的虚拟场景。通过模拟两辆汽车碰撞的实验,证明了算法在检测速度上优于仅适用OBB的RAPID算法。     

虚拟手术中的快速碰撞检测算法

为了解决当前虚拟手术仿真中使用单一包围盒进行碰撞检测实时性不能满足要求的问题,提出了一种针对虚拟手术的基于层次包围体的快速碰撞检测方法。该方法主要应用了层次包围盒(BVH)的思想,同时根据不同对象的拓扑结构特征,采用不同的包围盒技术来表示。首先,用层次包围盒来表示手术工具,用层次包围球表示手术对象;然后,利用包围球和方向包围盒的相交测试快速排除不相交部分;最后,对于可能发生碰撞的部分再使用更为精确的三角面片相交测试来确定碰撞信息。实验结果表明,在相同的虚拟手术场景下,提出的这种方法较使用单一的层次包围盒具有更快的速度。     

大规模柔体的连续碰撞检测算法

目的 针对大规模复杂柔体碰撞检测中速率低的问题,在两级碰撞算法基础上加入新的剔除算法——过滤器,得到了更好的效率。方法 在碰撞检测的高级阶段,通过实验确定基于离散导向多面体包围盒(26-DOPs)的包围盒层次树(BVHs);低级阶段,混合使用代表性三角形和孤集两种方法;增加新剔除算法——过滤器,针对已有的非共线性过滤器(NCF)的缺陷,提出解决方案;提出新的过滤器-条件过滤器(DCF),它在非穿透性过滤器(DNF)和NCF剔除之后生效,进一步提高算法效率。结果 在cloth_ball数据集下,相比于仅使用DNF,使用DNF和NCFI(改进的NCF)时,点面碰撞(VF)测试数量减少了85.90%,而使用DNF+NFCI+和DCF时,这一比例为87.94%。结论 本文算法对于一般情况下的大规模柔体的碰撞检测具有普适性,特别是碰撞处理中发生三角形翻转,DCF和NCF失效的情况下,本文提出的条件过滤器能起到很好剔除作用,提高总体效率。     

基于质点的可变形体自碰撞检测

自碰撞检测是可变形体模拟过程中最耗时的环节,提出一种使用图形硬件的快速算法。算法以质点而非三角形作为自碰撞检测的基本单元,用球体包围以质点为中心的局部区域,再用AABB包围该球体的运动轨迹并将数据组织成纹理送入GPU,通过两遍离屏渲染计算出碰撞对集合及每个碰撞对的碰撞发生时间,算法复杂度为O(n)。实验结果表明,使用该算法在大规模布料模拟中检测自碰撞,效率较高。     

基于空间剖分的碰撞检测算法研究

针对虚拟环境中物体碰撞检测效率不高的问题,提出了一种基于空间剖分的碰撞检测算法。利用物体空间分布特性以及运动物体碰撞行为的局部性,先用空域分割中定性-定量结合的方法快速确定可能碰撞的物体对,再用混合层次包围盒进行精确测试,明显地提高了碰撞检测速度。实验分析表明,该算法不仅可实现复杂场景下多个物体同时发生碰撞的检测,也能保证算法在物体高速运动时的有效性。     

虚拟手术中快速碰撞检测方法的研究

为了解决虚拟手术的快速碰撞检测问题,提出了一种新的基于层次包围盒的快速碰撞检测方法。文中基于虚拟手术中器官组织是软体模型且规模巨大,而手术器械是刚体模型且结构简单这一特点,从层次包围盒构造、包围盒树遍历和精确相交测试三个方面改进算法。仿真实验表明该算法能正确有效地处理虚拟手术中的碰撞检测,与标准库RAPID对比,随着软体模型规模的增大,该方法能显著提高碰撞检测的效率。     

复杂场景中快速碰撞检测算法及GPU加速

为了保证在大规模复杂场景中,碰撞检测的实时性和精确性,提出了一种基于图形空间与改进的图像空间相结合,并利用GPU加速的快速碰撞检测方法.利用AABB包围盒的检测策略,快速剔除不相交物体,确定潜在碰撞对象.改进传统的基于图像空间的碰撞检测算法,设计了基于向指定平面投影、模板测试和深度测试的碰撞检测算法.在此基础上,利用GPU的并行计算能力加速整个检测过程,有效地减少了碰撞检测时间.通过在虚拟驾驶系统当中的应用,验证了该方法在大规模复杂场景中碰撞检测的实时性和精确性.     

融合智能算法的变形体碰撞检测算法研究

针对变形体碰撞检测算法的准确性与实时性问题,提出了一种融合智能算法的变形体碰撞检测算法。在随机碰撞检测的基础上,使用层次包围技术缩小粒子搜索空间,采用一种融合基于量子行为的粒子群算法与差分进化算法的混合智能算法进行搜索。该方法以局部吸引子作为差分变异基础,在扩大种群多样性的同时加快了算法收敛速度,有效地解决了传统智能算法不适应离散空间计算问题以及早熟收敛问题。针对随机碰撞粒子搜索空间特点,混合算法的引入大大提高了碰撞检测算法的检测效率,解决了检测过程中的穿刺与遗漏现象。经实验验证该方法在很大程度上提高了变形体碰撞检测的实时性与准确性。     

碰撞检测技术研究综述

碰撞检测在图形学、仿真、动画和虚拟现实等技术中得到广泛的研究,这些研究具有十分重要的意义。文章对二维空间中多边形等面模型间相交,以及三维空间中多面体等体模型间干涉的角度对碰撞检测技术的研究和发展作了较为全面的论述,并对几种常用的碰撞检测算法进行了分析和比较,最后对碰撞检测算法的发展方向提出了几点建议。     

一种新的基于混合层次包围盒的碰撞检测算法

为了实现物体间快速精确的碰撞检测,提出了一种新的基于混合层次包围盒的碰撞检测算法,充分利用了包围球计算简单和K-DOPs包围盒紧密性好的优点,来构建物体的混合层次包围盒结构。在包围盒树的上层采用Sphere包围盒,能快速排除不相交的物体,下层采用K-DOPs包围盒,进行更加精确的相交测试,提高了碰撞检测实时性。实验结果表明,该算法是有效可行的,具有较强的实时性及鲁棒性,性能优于传统碰撞检测算法。