虛擬場(chǎng)景中軟體碰撞檢測(cè)的研究.pdf

1、對(duì)虛擬環(huán)境中的物體進(jìn)行快速準(zhǔn)的確碰撞檢測(cè)是增強(qiáng)虛擬環(huán)境真實(shí)性的一個(gè)重要基礎(chǔ)。近幾年來(lái),隨著計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的不斷發(fā)展,虛擬現(xiàn)實(shí)中的場(chǎng)景越來(lái)越復(fù)雜,人們對(duì)虛擬交互行為的真實(shí)感要求也越來(lái)越高,因此精確又高效的碰撞檢測(cè)算法成為計(jì)算機(jī)圖形學(xué)中的研究要點(diǎn)。
　　和剛體的碰撞檢測(cè)相比,軟體碰撞檢測(cè)有許多方面與之不同,由于軟體對(duì)象在發(fā)生變形時(shí),組成對(duì)象的頂點(diǎn)之間的相對(duì)位置會(huì)發(fā)生變化,這使得適用于剛體對(duì)象的碰撞檢測(cè)算法不能直接應(yīng)用于軟體對(duì)象。對(duì)于軟體

2、對(duì)象的碰撞檢測(cè)算法的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)必須實(shí)時(shí)的重新構(gòu)建或者更新。包圍盒能夠有效快速的排除場(chǎng)景中不發(fā)生碰撞的物體,但是復(fù)雜的對(duì)象精確度不理想。均勻網(wǎng)格空間分解法能夠很好的處理軟體對(duì)象的碰撞檢測(cè),但是對(duì)于復(fù)雜的場(chǎng)景系統(tǒng)開(kāi)銷(xiāo)過(guò)大。
　　本文對(duì)國(guó)內(nèi)外有關(guān)碰撞檢測(cè)問(wèn)題研究現(xiàn)狀進(jìn)行了分類(lèi)闡述,并且給出了相關(guān)分析。并以包圍盒和空間分解法為基礎(chǔ),針對(duì)軟體對(duì)象的碰撞檢測(cè)問(wèn)題進(jìn)行了深入研究。本文的主要研究?jī)?nèi)容包括:
　　1.重點(diǎn)研究分析了兩種針對(duì)實(shí)體空

3、間碰撞檢測(cè)的層次包圍盒算法和空間分解法。層次包圍盒算法可以有效解決剛體的碰撞檢測(cè)問(wèn)題,但對(duì)于軟體的碰撞檢測(cè),高精確度的包圍盒在物體變形后的更新上出現(xiàn)問(wèn)題。而空間分解法對(duì)可變形物體的碰撞檢測(cè)十分有效,并能夠有效解決自碰撞問(wèn)題,但對(duì)于包含大量基本幾何元素的場(chǎng)景該算法會(huì)消耗過(guò)多的資源。
　　2.提出了一種新的算法,該算法將AABB包圍盒與均勻網(wǎng)格的空間分解相結(jié)合,使用包圍盒快速確定可能發(fā)生碰撞的一對(duì)物體,并利用兩個(gè)物體的AABB包圍盒的

4、重疊情況,將處在包圍盒重疊區(qū)域內(nèi)的基本幾何元素篩選出來(lái)。在接下來(lái)的空間分解階段只對(duì)所篩選的基本幾何元素做均勻網(wǎng)格的局部映射,查找出發(fā)生碰撞的基本幾何元素對(duì)。最終可利用這對(duì)基本幾何元素查找碰撞點(diǎn)。此算法針對(duì)不同物體之間的碰撞最大限度的減少了空間分解階段需要進(jìn)行相交測(cè)試的基本幾何元素?cái)?shù)量,大幅度提高了算法效率。
　　3.研究分析了新算法對(duì)空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)更新的方案選擇,根據(jù)場(chǎng)景中對(duì)象的特點(diǎn),可選擇對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行更新操作還是重新構(gòu)建數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)