復(fù)雜虛擬場景中碰撞檢測技術(shù)的研究.pdf

1、近一二十年，隨著計算機(jī)相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，計算機(jī)圖形學(xué)有了突飛猛進(jìn)的變革，三維圖形學(xué)在各領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛，另一方面，圖形學(xué)在這些領(lǐng)域不斷深入應(yīng)用也對圖形學(xué)本身提出了更高的要求。圖形學(xué)應(yīng)用中的實時真實感已經(jīng)成為人們關(guān)注的一個焦點。
　　 虛擬環(huán)境中物體間的碰撞檢測是虛擬現(xiàn)實、計算機(jī)動畫、三維游戲、虛擬裝配等應(yīng)用領(lǐng)域中一個現(xiàn)實又極富挑戰(zhàn)性的問題。其基本任務(wù)是確定兩個或多個的物體幾何模型之間是否發(fā)生接觸或穿透，并做出碰撞反應(yīng)?？焖俚呐?/p>

2、撞檢測對提高虛擬環(huán)境的沉浸感和真實感起著至關(guān)重要的作用。然而由于虛擬環(huán)境中存在大量的物體對象及物體幾何形狀的復(fù)雜性，使得碰撞檢測過程常常占用大量的存儲空間和處理時間，碰撞檢測算法的效率制約了虛擬場景仿真的實時性和真實性。
　　 本文在對各類碰撞檢測算法做出全面了解，在透徹分析常用的碰撞檢測模型的基礎(chǔ)上，討論了在開源圖形引擎上實現(xiàn)的模型。并針對常用碰撞檢測技術(shù)在特殊復(fù)雜場景使用時存在的問題，提出了一些改進(jìn)的方法，在如何針對不同碰撞

3、類型，如何利用場景圖形本身特點以及潛在的時空特性，從而加速碰撞檢測過程上進(jìn)行了如下的探索性研究：
　　 (一)論文描述了實時虛擬環(huán)境中碰撞檢測算法的一般框架。并且著重討論了在開源圖形引擎OSG中的具體實現(xiàn)。在分析了存在的問題，提出將運動物體與運動物體之間、運動物體與靜態(tài)場景之間的碰撞檢測根據(jù)其特點分開處理。
　　 (二)提出了基于kd-tree的多物體快速碰撞檢測的優(yōu)化方法。在初步檢測階段采用投影區(qū)間的快速排序法找出相交

4、物體對，在詳細(xì)檢測階段，使用了優(yōu)化的kd-tree結(jié)構(gòu)進(jìn)行分層求交，討論并針對kd-tree的構(gòu)建策略、分割平面選取、終止條件改進(jìn)、更新策略提出了一定的改進(jìn)方法，算法效率有一定提升。
　　 (三)討論分析了碰撞檢測發(fā)生的時空相關(guān)性。提出了利用創(chuàng)建碰撞跟蹤表來記錄上一個時間采樣點幾何模型之間相交情況，從而減少下一個時刻遍歷對象包圍盒樹節(jié)點的相交測試時間的加速策略。該方法特別適用于運動物體與靜態(tài)場景的碰撞檢測。
　　 (四)