基于粒子群優(yōu)化技術(shù)的限時(shí)碰撞檢測(cè)算法.pdf

1、目前，實(shí)時(shí)交互系統(tǒng)對(duì)碰撞檢測(cè)算法提出了更高的實(shí)時(shí)性要求。本文探索和研究了虛擬環(huán)境中廣泛使用的碰撞檢測(cè)算法，嘗試把幾何模型的碰撞檢測(cè)問題轉(zhuǎn)化為優(yōu)化搜索問題，把粒子群優(yōu)化搜索技術(shù)引入碰撞檢測(cè)領(lǐng)域，并結(jié)合碰撞檢測(cè)領(lǐng)域現(xiàn)有的層次包圍盒技術(shù)和網(wǎng)格簡化技術(shù)，組成新穎的限時(shí)干涉檢測(cè)算法框架，即用戶可以方便地控制分配給碰撞檢測(cè)算法的時(shí)間，嘗試去克服這一技術(shù)瓶頸。本文在“觸覺交互系統(tǒng)”中進(jìn)行算法性能測(cè)試，獲三得了良好的性能效果。 本文的主要工作為

2、： 第一章概述了碰撞檢測(cè)問題，把目前的碰撞檢測(cè)算法分為八大類，主要介紹了與本文算法相關(guān)的層次包圍盒技術(shù)和基于隨機(jī)方法的碰撞檢測(cè)技術(shù)，并詳述了作為BASIC-PSO碰撞檢測(cè)算法基礎(chǔ)的粒子群優(yōu)化搜索技術(shù)。 第二章提出了基于粒子群優(yōu)化技術(shù)的快速碰撞檢測(cè)算法(BASIC-PSO)，該算法利用最基本的粒子群優(yōu)化搜索技術(shù)，以三角形的AABB包圍盒作為基本的操作對(duì)象。本章還測(cè)試了粒子的最大鉗制速度、初始慣性權(quán)值、種群規(guī)模以及模型之間的

3、接觸狀態(tài)等參數(shù)對(duì)BASIC-PSO算法的影響規(guī)律。另外也提出了一種比較新穎的基于分區(qū)編碼的三角形窗口線裁剪算法，應(yīng)用在空間三角形的靜態(tài)求交中。 第三章提出一個(gè)高效的算法框架AABB-PSO。該算法框架的主要思想是首先用AABB層次包圍盒技術(shù)把粒子搜索空間縮小，然后使用BASIC-PSO算法進(jìn)行搜索，這樣則發(fā)揮了層次包圍盒技術(shù)和BASIC-PSO算法各自的優(yōu)勢(shì)，互補(bǔ)對(duì)方的缺陷。也測(cè)試了粒子搜索空間大小對(duì)算法性能的影響規(guī)律。

4、 第四章提出了另一個(gè)快速的算法框架SURS-PSO。該算法框架則首先利用Garland網(wǎng)格簡化技術(shù)在預(yù)處理階段把復(fù)雜場(chǎng)景進(jìn)行誤差允許范圍內(nèi)的簡化，縮小粒子的搜索空間，然后使用BASIC-PSO進(jìn)行快速搜索。這充分利用了網(wǎng)格簡化技術(shù)能夠把大規(guī)模復(fù)雜場(chǎng)景在一定誤差范圍內(nèi)進(jìn)行大幅度化簡，且可以在碰撞檢測(cè)算法動(dòng)態(tài)運(yùn)行之前完成，不占用算法動(dòng)態(tài)干涉時(shí)間這一優(yōu)勢(shì)。 第五章實(shí)現(xiàn)了兩種加速技術(shù)。一種是結(jié)合本文算法的特點(diǎn)而開發(fā)的基于“三角形幾何拓?fù)?/p>