碰撞检测技术研究

通过介绍影响碰撞检测的相关要素,阐述了可变时间片长度的碰撞检测问题,又提出了包围盒方法和距离跟踪算法;这些方法能有效的提高碰撞检测的速度,能较好的解决虚拟现实中的碰撞检测问题。     

虚拟视景交互漫游系统的实时碰撞检测方法研究

探讨虚拟视景交互漫游过程中实时碰撞检测的技术问题,针对碰撞检测系统开销很大的问题,提出了预碰撞检测与精碰撞检测相结合的解决方法,并通过对视点的运动参数估计,避免了许多不必要的碰撞预检测,加快了碰撞检测的速度,提高了实时性能．     

一种改进了的AABB算法在3D场景少儿益智系统中的应用

碰撞检测是三维系统中实现系统角色真实感物理运动的主要算法.通过对碰撞检测AABB算法深入研究,针对碰撞检测AABB算法的运算量大、紧密性差的问题,利用BSP树剖分法和相交叉检测算法对其做了改进.并将其应用于3D场景少儿益智系统中,经实验分析,改进的碰撞检测算法能有效地减少了系统运算次数,提高了系统的运行速度.     

虚拟漫游的混合碰撞检测算法

为了提高虚拟漫游中碰撞检测的效率,提出一种混合碰撞检测算法。分析了虚拟场景漫游的特点,给出了算法实现的基本流程。该方法综合运用空间分解法、包围盒层次法和投影技术,显著降低了计算的复杂度。并通过与经典的OBB算法和k-dops算法的性能进行比较,证明了这种混合碰撞检测算法能有效的提高虚拟漫游的碰撞检测效率。     

一种基于流计算的实时碰撞检测算法的研究与实现

高性能可编程图形硬件的出现,正改变通用计算仅能由CPU完成的传统观念.探索性地采用可编程图形硬件来解决复杂物体间的实时碰撞检测问题.通过将两个任意物体间的碰撞检测计算映射到图形硬件以有效利用图形硬件的并行架构,由实时绘制过程快速产生碰撞检测结果.为此,算法首先将碰撞检测问题转化为一组线段集合与三角形的求交问题以实现碰撞检测算法向可编程图形硬件的迁移.在对算法复杂度进行理性分析的基础上,给出了两种有效的优化技术以提升算法效率.     

一种快速的低阶碰撞检测算法

针对服装CAD系统的设计要求，提出了一种基于Cyrus—Beck剪切算法思想的低阶碰撞检测算法，并与Moore—Wilhelms算法的检测时间进行了比较。实验和分析结果表明，该算法是一种快速、高效的低阶碰撞检测算法，它不仅能较好地解决刚体间的碰撞检测，而且特别适合解决柔体在复杂的虚拟环境中的碰撞检测问题。     

基于凸多面体剖分的并行碰撞检测算法

针对传统的碰撞检测算法对于复杂多面体之间的碰撞检测时间过长的缺陷，提出并证明了一种凸多面体的剖分算法，该算法能将复杂的凸多面体剖分为简单四面体，利用基于MPI(Message Passing Interface)并行处理的方法来提高碰撞检测的实时性．给出了基于凸多面体剖分的并行碰撞检测算法与常规算法的比较结果，证明了所提出算法的优越性．     

基于BIM技术的碰撞检查软件的研究与设计

设计了一种混合云的服务架构,通过数据适配器访问虚拟集成数据,既能保护参与企业的数据隐私,又能提高数据访问效率.综合采用AABB层次包围盒和GJK算法实现碰撞检测,既保证了碰撞检测结果的正确性,又能够大大降低碰撞检测的时间开销,应用软件可大幅降低设计与施工过程中出错的概率,显著提高工程项目的建设效率.     

面向虚拟环境漫游的快速碰撞检测算法

分析了虚拟漫游中的碰撞检测失真现象，讨论了克服碰撞检测失真的方法，根据漫游碰撞检测精度要求不高的特点，提出了一种虚拟环境漫游的快速碰撞检测算法．该算法采用包围球来代替化身，先通过三次半空间剔除来建立碰撞形体集，再利用化身运动的几何连贯性将碰撞形体集分割成碰撞形体子集，最后通过实施对球与多边形的碰撞检测来计算碰撞点和可移动距离．实验表明，该算法能在基本不降低帧率的情况下对虚拟环境进行漫游，对一个由1796个形体组成的虚拟环境，碰撞检测开关处于开和关两种状态时的帧率分别为13．268帧／s和13．340帧／s．     

基于球面调和函数与距离场的柔性体碰撞检测方法

 针对虚拟现实中柔性体碰撞检测实现的复杂性,提出一种基于球面调和函数（SH）的柔性体距离场碰撞检测方法。该方法利用SH的多尺度特性实现柔性体距离场的快速建立,依据距离场碰撞检测方法实现交互工具与虚拟柔性体的快速碰撞检测,并沿着距离的梯度方向进行柔性碰撞响应的快速估计。结果表明,相对于传统的距离场碰撞检测算法,该方法可大大节省内存占用量并有效实现交互工具与柔性体的碰撞检测,碰撞检测时间在毫秒级范围内,满足柔性体碰撞检测的实时性要求。     

一种基于OBB的碰撞检测算法的改进

针对基于层次包围盒的碰撞检测算法中的方向包围盒（OBB）算法，提出了一种改进算法，利用虚拟环境中发生碰撞的帧与帧之间的关联性，对已发生的碰撞进行缓冲，以便下一次的碰撞检测可以利用已检测的上一次碰撞的信息，加快碰撞检测的速度，同时利用预测试方法扩展了这种算法，实验结果证明，本算法可以有效地解决碰撞检测的计算复杂性问题和改进虚拟环境中碰撞检测的性能。     

虚拟战场环境实时碰撞检测技术

虚拟战场环境地城广阔、战场目标众多,传统的碰撞检测方法是遍历战场中的每一个目标,这将大大影响碰撞检测的实时性．提出了基于OBB战场环境的感兴趣区域(AOI)的实时碰撞检测算法．当战场环境内部状态发生变化时,该算法仅对AOI区域而不是整个战场环境进行碰撞目标的检测,可大大提高虚拟战场环境中碰撞检测的有效性,而且完全不降低碰撞检测的精确性,减少了系统碰撞检测的负担,提高了系统的实时性．     

多面体干涉检测中的接触状态判定法

目的针对已有的干涉检测算法多采用在离散的时间点上进行求交的方法,效率和可靠性低,并且不太容易解决物体刚好接触等问题,提出通过接触判断进行多面体干涉检测的方法。方法在对接触状态进行分析的基础上提出了基于四元组运动表示的物体接触状态判定算法。结果该算法的干涉检测时间是连续的,能够避免由于时间划分误差产生的判断遗漏。结论在检测到几何对象的接触后,采用静态包容性测试,大大提高了算法效率,而且由于避开了非线性问题,可靠性也大大提高。对简单运动或几何问题,具有很高的效率和可靠性。     

虚拟设计中碰撞检测技术的研究

针对目前虚拟设计中碰撞检测系统复杂、速率和精度达不到理想要求的现状,提出一种两阶段碰撞检测算法。该方法粗测阶段采用AABB包围盒进行相交测试,剔除完全不相交的目标物体;精测阶段采用空间投影技术结合z缓存算法对上一步结果的潜在性相交目标进一步测试,获得物体碰撞数据信息,最终完成目标物体的碰撞检测。实验结果表明,该算法检测效率优于传统包围体碰撞检测算法。该技术改进后可实现更精确的碰撞检测。     

虚拟数控车削系统中碰撞检测问题的研究

碰撞检测问题是虚拟数控车削系统的不可或缺的部分,有效、精确的碰撞检测对提高数控环境的真实性、增强虚拟环境的沉浸感有着非常重要的意义．碰撞检测问题就是测试物体之间是否存在相交的问题．采用合理的空间分割系统和层次包围盒是减少所需测试的多边形数目、提高碰撞检测的速度的有效方法．实验证明,采用基于空间分割方法的八叉树算法有效地提高了检测的速度,保证了虚拟动态加工环境中碰撞检测的实时性．     

一种基于虚拟手术的三维碰撞检测算法

为了解决虚拟手术的快速碰撞检测问题,提出了一种新的基于方向包围盒层次树的快速碰撞检测算法,利用简化的几何模型表示一方向包围盒层次树来实现复杂物体间的实时碰撞检测.算法在继承一般基于方向包围盒的碰撞检测算法优点的同时,突破了它们的局限性,能够在保证效率的前提下处理任意形状多面体之间的碰撞检测问题.同时采用了三角形带压缩技术和方向包围盒技术来加快碰撞检测阶段的绘制速度,从而提高碰撞检测的效率.     

一种针对非均匀有理B样条曲面的碰撞检测算法

提出了一种针对非均匀有理B样条（NURBS）曲面的碰撞检测算法，它将节点反插技术引入到NURBS曲面细分中，通过控制点间距离测试进行精确碰撞检测．该算法首先插入几何意义较为清楚的控制顶点，反算出要插入的节点，再采用节点插入技术将曲面细分，然后为逐步细分的曲面控制点建立固定方向凸包（FDH）包围盒，以尽早排除不可能碰撞的情况．在到达一定细分层次后，进行曲面之间的距离测试，若距离小于某一阈值，则认为发生碰撞．通过虚拟环境中蝴蝶与玉米叶的碰撞实验表明，所提算法可以应用于由NURBS曲面表示的物体碰撞检测，在细分层次为5，阈值为0．0006时，可以使本例碰撞检测具有良好的精确性和实时性。     

3D游戏中碰撞检测的应用

为了使游戏有较高的真实性,必须处理游戏场景中的模型间的碰撞问题。本文介绍了在3D游戏中简单实用的碰撞检测方法——球形包围盒,通过简单比较法和RDC（递归逐维分组）对游戏场景中多个模型进行碰撞检测,并分析比较了各自的优缺点。RDC算法不仅显著提高了碰撞检测的速度,而且使3D游戏能够更实时、准确地检测出碰撞模型组。