基于随机平行六面体包围盒的碰撞检测研究

为使包围盒更加逼近原模型,提出一种比一般方向包围盒算法更为灵活的平行六面体自适应包围盒算法.使用时间复杂度仅为O(n)的Melkman算法求解凸包,在此基础上调节收敛公式.在保证复杂度相同的情况下,该算法比一般方向包围盒算法的长方体包围盒体积减少约8%;对较复杂的模型就可以用更少的子包围盒逼近,大大减少相交测试的次数,提高了碰撞检测效率.经过复杂度分析和试验论证,对偏球率介于0.3至0.8的模型,该算法响应速度快、碰撞检测效率较高.     

依赖包围盒紧密率及多层建模结构的混合碰撞检测算法

针对复杂环境下物体包围盒选择与更新的低效性,直接导致了碰撞检测时间延长的问题,提出了一种依赖包围盒紧密率及多层建模结构的混合碰撞检测算法。算法首先通过计算比较包围盒紧密率将物体形状分为四类,分别采用Sphere包围盒、轴向平行包围盒、方向包围盒和椭球体包围盒,对两两包围盒进行相交测试,快速准确地剔除不相交的物体。同时,提出三角面片-刚体-模型的多层建模结构的优化方法来构造包围盒树(BVT),减少包围盒树更新时间。最后实验结果表明,相比采用单一包围盒和传统结构的混合包围盒检测算法,该算法能大幅度地缩短相交测试的时间,提高碰撞检测的效率。     

一种基于混合层次包围盒的快速碰撞检测算法

提出了一种基于混合层次包围盒（BVH）的快速碰撞检测算法，它将固定方向凸包（FDH）包围盒与沿坐标轴方向的包围盒（AABB）相结合，吸收了基于图像的碰撞测算法的优点，利用了图形硬件的计算能力．算法在预处理阶段为待测物体的凸块构造FDH包围盒树，然后在逐步求精的过程中遍历该树并进行初步碰撞检测，最后通过建立AABB包围盒快速设置视域参数，在对凸块绘制的同时进行精确求交，实时得到碰撞检测的结果．实验结果表明，所提算法可以较好地解决形状复杂刚体的实时碰撞检测问题，检测速度比经典算法RAPID和RECODE分别提高了约17％和20％．     

近似凸包自适应包围盒碰撞检测方法

针对虚拟装配环境中包围盒碰撞检测存在检测精度差和效率低的问题,设计了粗精结合的分层检测方法。粗检测阶段,采用基于八叉树的球形包围盒进行检测,初步剔除明显不发生碰撞的对象。在精确检测阶段提出近似凸包自适应包围盒算法,基于近似凸包思想提取贴合模型外壳顶点集求解协方差矩阵计算最小包围盒,解决传统方向包围盒算法因三角形面片的尺寸不均匀、导致构造包围盒方向偏移的问题,且构造时间较传统方向包围盒缩短了66%。最后在Unity3D中以液压调平举升平台各部件为研究对象进行实例验证,实验结果表明,本文研究的方法能构造出比传统方向包围盒更加紧密的包围盒,在装配实验执行时间上比使用传统方向包围盒碰撞检测算法加快了22.2%,比使用轴对齐包围盒碰撞检测算法加快了17.4%,能够满足虚拟装配中碰撞检测效率高的要求,且符合使用者实时的自然交互习惯。     

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.     

虚拟现实中基于果蝇优化算法的碰撞检测

为了提高虚拟现实中碰撞检测的性能，采用包围盒和果蝇优化算法的二级碰撞检测，以优化碰撞检测精度。根据检测物体形状进行紧密率计算，选择最高紧密率包围盒进行物体包围，根据盒包围交叉空间完成一级碰撞检测；根据盒包围交叉空间对待检测物体进行特征提取，根据提取的特征构建果蝇种群，以待检测物体的同类特征距离的倒数作为果蝇群体的实物浓度适应度函数，通过果蝇算法迭代，选择最优适应度个体，即特征最小距离，根据最小特征距离实现物体的二级碰撞检测。试验表明，合理设置果蝇个体搜索步长，通过两级碰撞检测，可以获得较好的碰撞检测准确度。与虚拟现实中的常用碰撞检测技术相比，所提算法的碰撞检测精度高且耗时少。     

基于空间分解和混合包围盒的碰撞检测算法

针对如何提高碰撞检测的实时性,提出了一种碰撞检测算法.该算法首先利用空间分解确定相邻物体,然后对相邻物体利用层次包围盒方法进行碰撞检测,在包围盒碰撞检测方面,提出了一种新的包围盒混合结构,这种混合结构结合了AABB包围盒相交测试的简单性和k-DOPs包围盒的紧密性.实验结果表明,该算法有效地提高了碰撞检测的实时性.     

基于量子群智能优化检测虚拟现实中物体碰撞

为了改善虚拟现实中物体碰撞检测的性能,采用量子群智能优化算法进行碰撞检测;首先对待检测物体进行盒包围并投影至二维平面,根据盒包围交叉空间粗略判断物体是否发生碰撞;然后根据盒包围交叉空间对待检测物体的特征提取,构建人工鱼群,并对人工鱼群位置进行量子编码;将人工鱼群的位置变化转变为量子动态相移变化,以待检测物体的同类特征距离的倒数作为人工鱼群的实物浓度函数;最后采用人工鱼群算法实现物体的碰撞检测。仿真结果表明,通过合理设置动态相移变化因子和视野参数,可以获得较好的碰撞检测准确度,与常用的碰撞检测算法相比,该算法的碰撞检测精度高,且耗时少。     

基于凸包的最小体积有向包围盒生成算法

针对复杂物体三维点集的建模问题,提出一种基于凸包的最小体积的封闭有向包围盒生成算法.对凸包和其最小体积有向包围盒的关系进行分析,总结了其4种边面接触类型.通过枚举凸包中边的所有可能的组合,唯一确定包围盒的最优方向.实验证明,该算法可以快速生成符合模型体积特征的最小有向包围盒,且拟合效果良好.     

一种新的基于混合层次包围盒的并行碰撞检测算法

提出了一种基于混合层次包围盒（HBVs）的快速并行碰撞检测算法。利用AABB包围盒较好的紧密性和包围球计算简单的优点及并行技术中的分治策略来构建物体的混合包围盒层次（S—AABB）,通过遍历混合包围盒层次组成任务树,采用OpenMP并行模型并行遍历任务树来加速碰撞检测算法。实验结果表明,该算法在效率、精确性方面具有明显优势。     

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。     

基于EON的虚拟拆装碰撞检测算法

为了有效提高虚拟维修环境的真实性和融入感,增强环境的细节描述,对基于K-DOPS包围盒的碰撞检测算法在虚拟维修特征建模中的应用进行研究。通过比较几种经典离散型碰撞检测算法的优劣,结合本维修系统对实时性与检测效率的要求,确立K-DOPS包围盒算法,并对其遍历检测过程进行优化设计,提出了与OpenGL相结合的检测编译方法,通过EON Studio软件平台进行仿真试验。结果显示,运用KDOPS包围盒的碰撞检测算法在柴油机虚拟维修训练系统中可以实时、有效地避免零件模型间的碰撞,增强虚拟环境的细节描述。     

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。     

全冠义齿碰撞检测算法研究与应用

全冠义齿数字化设计中,针对变形牙冠与非变形牙冠碰撞检测问题,提出一种基于动态混合包围盒的碰撞检测算法。首先,在预处理阶段为非变形牙冠建立,包含AABB和OBB包围盒的混合包围盒。设计过程中查询变形模型处于非变形模型AABB包围盒内的数据,为其建立局部动态AABB包围盒,将它与非变形模型的OBB包围盒进行碰撞检测,返回干涉图元的交线。之后,查询干涉区域并计算刺穿深度,将结果以色阶图的形式返回。碰撞检测效率高,可达到实时响应,色阶图结果清晰直观,为牙冠设计提供明确的操作依据。     

面向飞机虚拟维修的改进混合层次包围盒碰撞检测算法

为提高飞机虚拟维修场景中碰撞检测效率,提出一种混合层次包围盒算法,构建一种新型的双层混合层次包围盒树结构。上层CAABB与下层OBB相结合,相交测试逐步递进,该结构降低树的遍历和粗略检测的时间消耗,并在OBB以分离轴法相交测试前对其相交状态进行预判断,只对相交状态不确定的OBB采用分离轴法,减少精确检测计算。实验结果表明,在飞机虚拟维修场景中,该算法比传统混合层次包围盒算法效率更高。     

基于改进OBB包围盒的碰撞检测算法

针对车铣复合数控加工仿真碰撞检测精确度低的问题,提出了一种基于改进OBB包围盒的快速碰撞检测算法.该算法基于改进的OBB包围盒算法,利用车铣复合加工仿真碰撞检测的结果,创建碰撞单元组的包围盒及层次包围盒树;通过粗检阶段计算出包围盒树的相交节点集合,计算得到发生碰撞的三角形面片集合;应用回退技术,解得初始碰撞时间及位置.实例验证结果表明,该算法有效提高了车铣复合数控加工碰撞检测的精确度.     

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。