柔性物體連續(xù)碰撞檢測(cè)若干關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、連續(xù)碰撞檢測(cè)(Continuous Collision Detection，CCD)在物理仿真、計(jì)算機(jī)游戲、機(jī)器人路徑規(guī)劃等領(lǐng)域都有著重要的研究意義。隨著計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的不斷發(fā)展，以及包括虛擬現(xiàn)實(shí)在內(nèi)的新興領(lǐng)域的涌現(xiàn)，實(shí)際應(yīng)用中對(duì)碰撞檢測(cè)的實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性要求越來(lái)越高。
　　 本文針對(duì)由三角形構(gòu)成的柔性物體，采用插值方法描述在連續(xù)時(shí)間間隔中頂點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡，檢測(cè)在這個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，是否有碰撞產(chǎn)生，并將CCD擴(kuò)展到有限元仿真、流布耦合等領(lǐng)域

2、。主要研究成果如下:
　　 (1)通過(guò)分析影響并行碰撞檢測(cè)算法的主要因素，提出一種基于數(shù)據(jù)分塊思想的并行碰撞檢測(cè)算法。在初始化階段將場(chǎng)景數(shù)據(jù)從空間角度進(jìn)行分塊，在碰撞檢測(cè)階段由每個(gè)處理器處理一塊數(shù)據(jù)以實(shí)現(xiàn)包圍盒并行更新，同時(shí)利用靜態(tài)和動(dòng)態(tài)相結(jié)合的任務(wù)分配策略，提升碰撞檢測(cè)的并行度。通過(guò)在16核和24核處理器模式下與之前算法的對(duì)比，證明本算法能夠提升碰撞檢測(cè)速度，同時(shí)具有很好的兼容性。
　　 (2)在并行算法的基礎(chǔ)上，提出

3、了一種針對(duì)三角網(wǎng)格的低層碰撞檢測(cè)剔除算法-非共線過(guò)濾器(Deforming Non-collinear Filters，NCF)，該方法的主要思想是通過(guò)共線測(cè)試剔除掉不可能發(fā)生碰撞的三角形特征對(duì)。實(shí)驗(yàn)證明，相比之前的方法，NCF能夠減小偽真率，改進(jìn)CCD性能，對(duì)大步長(zhǎng)效果更佳。
　　 (3)提出一種流布耦合方法，解決了流體和布料高速碰撞過(guò)程中流體穿透布料的問(wèn)題，本方法采用Smoothed Particle Hydrodynami

4、cs對(duì)流體建模，首先提出一種膨脹式連續(xù)碰撞檢測(cè)方法(Dilated Continuous CollisionDetection，DCCD)檢測(cè)流體粒子與布料之間是否發(fā)生了碰撞，然后提出一種改進(jìn)的懲罰法來(lái)處理碰撞。
　　 (4)碰撞檢測(cè)作為有限元分析中非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，之前的碰撞檢測(cè)方法大多只能檢測(cè)有限元模型表面單元之間是否發(fā)生碰撞，我們將CCD引入有限元仿真，解決了之前方法無(wú)法檢測(cè)到模型內(nèi)部單元之間碰撞的問(wèn)題。