虛擬環(huán)境中柔性織物碰撞檢測(cè)的研究.pdf

1、近些年以來(lái)，布料仿真技術(shù)逐漸成為圖形學(xué)領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。隨著計(jì)算機(jī)硬件和軟件技術(shù)的發(fā)展，對(duì)布料等柔性織物的變形仿真研究已經(jīng)發(fā)展到可以通過(guò)動(dòng)畫進(jìn)行演示的階段。即便如此，現(xiàn)有的仿真技術(shù)還是難以滿足信息時(shí)代的要求，在此領(lǐng)域還需要進(jìn)行更多的研究。 為了獲得一種穩(wěn)定并且具有較高實(shí)時(shí)性的布料仿真方法，本文通過(guò)對(duì)真實(shí)布料物理機(jī)械性能的分析及對(duì)現(xiàn)有的多種布料仿真技術(shù)的對(duì)比，在采用質(zhì)點(diǎn)-彈簧模型的基礎(chǔ)上，根據(jù)牛頓經(jīng)典力學(xué)理論建立了布料仿真的動(dòng)力學(xué)方

2、程，并提出了一種改進(jìn)的變步長(zhǎng)策略的自適應(yīng)龍格-庫(kù)塔積分法，在織物仿真系統(tǒng)的精確度和計(jì)算效率間實(shí)現(xiàn)了有效折中。 布料仿真技術(shù)中的一個(gè)關(guān)鍵的問(wèn)題是如何處理布料運(yùn)動(dòng)時(shí)與周圍物體的碰撞。層次包圍盒方法可以有效地解決碰撞檢測(cè)過(guò)程中算法復(fù)雜度的問(wèn)題，它是用體積略大而幾何特性簡(jiǎn)單的包圍盒來(lái)近似地描述復(fù)雜的幾何對(duì)象，并通過(guò)構(gòu)造樹(shù)狀層次結(jié)構(gòu)來(lái)逼近對(duì)象的幾何模型。 本文以織物仿真為背景，采用層次區(qū)域分割并融合AABB層次包圍盒的方法處理柔性

3、織物和外界對(duì)象間的碰撞問(wèn)題。同時(shí)我們將織物各部分間的自碰撞檢測(cè)通過(guò)三角形表面曲率簡(jiǎn)化計(jì)算方法遞歸為織物與周圍環(huán)境中其他對(duì)象的碰撞檢測(cè)問(wèn)題來(lái)討論，有效地提高了碰撞檢測(cè)的效率。文章最后討論了基本幾何元素之間的碰撞檢測(cè)問(wèn)題，將其歸結(jié)為“點(diǎn)一三角形”的碰撞檢測(cè)問(wèn)題，并利用力學(xué)原理對(duì)質(zhì)點(diǎn)進(jìn)行碰撞響應(yīng)處理。 本文的仿真實(shí)驗(yàn)程序在MicrosoftVisualC++6.0集成環(huán)境中實(shí)現(xiàn)，三維圖形渲染繪制與動(dòng)畫使用OpenGL程序，演示了布料與