数控弯管加工过程仿真中的碰撞检测研究

基于自行开发的导管加工仿真系统(TBS)中导管的分段表示，提出了基于仿真指令的碰撞干涉模型和导管扩展OBB树(XOBB)的碰撞检测算法，碰撞干涉模型剔除了加工环境中明显不参与碰撞测试的物体及导管段，实现了导管加工过程仿真中碰撞检测物体对的初级过滤。导管扩展OBB树把变形导管的碰撞检测问题转化为已成形导管段的碰撞检测问题，避免了导管变形所引起的OBB树结点的重新生成。最后，提出了一种三角形求交的代数方法——基于非线性规划的三角形求交算法。     

一种光线跟踪的加速算法

本文提出了一种光线跟踪的加速算法,该算法对整体光照模型的镜面反射项进行了改进,提出了层次包围体与均匀空间划分相结合的方法,采用了一种快速方盒查找方法,消除了光线与占据多个方盒的物体多次求交。提高了光线跟踪速度。     

虚拟战场环境中典型碰撞问题研究

碰撞、碰撞检测及碰撞响应是虚拟战场环境中非常关键的技术，直接关系到最终仿真的效果。文中根据虚拟战场的特点，对碰撞响应技术进行了研究，深入分析了虚拟战场中常见的几类碰撞问题，重点对虚拟战场环境中导弹对目标或大地的碰撞检测及响应、运动目标与地形的碰撞检测及响应（地形匹配）以及视线的碰撞检测及应用等三个方面的问题进行讨论，并建立了一套科学实用的仿真模型，为解决军事仿真中的碰撞问题提供理论依据。     

医学体绘制的一种快速光线投射算法

针对医学体数据场的直接体绘制(DVR)的加速算法进行了讨论。基于体绘制的多种加速技术,利用格雷厄姆求凸壳算法和与平面簇求交算法对体数据场和投射光线进行裁剪,结合多边形的扫描线转换和投射光线的离散化、体素化,改进了光线投射算法。     

基于光线跟踪的星敏感器视场仿真分析

星敏感器是航天器高精度姿态测量的重要部件,随着航天器结构的日益复杂,为了保证星敏感器正常工作条件,在航天器设计初期就需要考虑其视景有效性。如何对在轨运行时的星敏感器视景有效性进行分析成为亟待解决的问题。传统的试验测试对在轨星敏感器视景分析往往达不到实际要求。为此构建虚拟仿真平台,通过仿真航天器、星体等构建一个在轨运行环境,进而利用光线跟踪方法进行星敏感器视场光照分析、碰撞检测方法进行星敏感器视场遮挡分析。展示的仿真结果表明光线跟踪方法和碰撞检测方法运用的合理性和有效性。     

分布式虚拟装配环境中碰撞检测方法研究

碰撞检测速度,网络延时和网络带宽对碰撞检测的限制是分布式虚拟装配系统中碰撞检测面临的主要问题.针对上述问题,提出了一种分布式碰撞检测解决方法,并对该方法中的同步方式、碰撞模型生成和几何元素间的相交检测进行了详细论述.应用结果表明该方法的有效性与实时性能够满足分布式虚拟装配的要求.     

虚拟环境中碰撞检测算法分析

讲述了碰撞检测的基本算法和碰撞检测领域中经常用到的几大类碰撞检测算法:包围盒层次法、距离跟踪法和空间剖分法,对包围盒层次法中的AABB、包围球、OBB、k-dop算法,距离跟踪法中的Lin-Canny算法、EnhancedGJK算法进行了分析,并利用实验数据比较了各种算法在不同的应用情况下的运算速度,结果显示k-dop算法与EnhancedGJK算法是相对较好的两种算法。     

虚拟环境下运动线缆碰撞检测算法研究与实现

在运动线缆模拟中,碰撞检测及响应处理非常复杂,使得仿真的实时性和真实感难以满足要求.首先建立线缆的质点-弹簧-阻尼模型,然后提出分层精确碰撞检测算法来实现线缆与环境对象的碰撞和线缆自身不同部位的碰撞.第一层利用包围球层次结构快速剔除不会发生碰撞的虚拟对象,并大致确定需要进一步检测的范围;第二层采用精确碰撞检测算法检测线缆与环境对象以及线缆自身不同部位的碰撞.对于线缆自碰撞的精确检测,提出了一种基于轴线段最短距离的检测方法,从而无需直接检测基本几何单元的碰撞,进一步提高了效率.根据线缆的物理特性,进行了碰撞响应处理.在Visual C++与OpenGL平台上对所提算法进行了验证,结果表明,该算法具有较好的实时性与精确性,基本满足运动线缆模拟的需求.     

基于实体行为的动态碰撞检测算法研究

碰撞检测算法的效率对虚拟战场的规模和真实感具有重要影响.提出了基于实体行为的动态碰撞检测方法,利用虚拟实体行为信息来减少静态碰撞检测的频率和次数.采用坐标投影法预测实体间最近可能发生碰撞的时间,有效地减少了每次动态碰撞检测的计算量.分析表明,该碰撞检测算法的计算复杂度与动态实体数目成线性关系.     

虚拟环境中织物的碰撞检测及响应

在织物动感模拟中，碰撞检测及响应处理非常复杂，实时性和真实感难以达到。为此采用质点一弹簧模型进行建模，基于层次包围盒，设计出碰撞检测算法，在此基础上，提出自碰撞检测算法。同时，提出一种检测基本几何单元间碰撞的方法，快速检测出质点与三角形的交点。然后，依据织物的物理特性进行碰撞响应处理。实验表明，算法提高了实时性，并实现了较强的真实感。     

基于手指运动方向的动态碰撞检测算法及实现

通过对虚拟手抓握物体时手指运动过程的分析,提出基于手指运动方向的动态碰撞检测算法,在详细描述该算法的基础上,给出算法流程图、算法实现框图和应用实例。针对单个手指与球体的接触过程,将此动态碰撞检测算法和传统的静态碰撞检测算法进行性能测试比较,结果证实该动态碰撞检测算法在总体性能上优于传统静态碰撞检测算法,主要体现在提高了抓握操作仿真过程中碰撞检测阶段的运行速度、解决了抓握操作中以多面体模型之间的碰撞检测仿真实体模型之间的碰撞检测问题。该动态碰撞检测算法并可以推广应用于其他动态碰撞检测仿真。     

排爆机器人训练仿真系统中的碰撞检测技术

精确的碰撞检测对提高虚拟现实系统的沉浸性、真实感至关重要。但是Vega只对碰撞检测提供了有限的支持,为提高碰撞检测的实时性和精确度,提出了分块设置掩码、动态加载相交矢量、在运动物体易发生碰撞的部位放置相交矢量以及物体高速运动时引进距离因子等方法。有效的解决了排爆机器人训练仿真系统中遇到的各种碰撞检测问题。     

一种防空导弹毁伤效果评估仿真方法

研究了一种配有激光近炸引信的防空导弹毁伤效果评估仿真方法。以仿真软件Vega为基础,实现了弹目交会的视景仿真;应用碰撞检测技术模拟激光近炸引信的目标探测。并利用包围体方法提高碰撞检测速度,解决了目标遗失问题;通过计算破片击中目标的数量和部位,实现了对导弹毁伤效果的量化评价。在此基础上,开发了"防空导弹毁伤效果评估"仿真软件,并在导弹引信设计中进行应用,验证了算法的有效性。     

一种空间战场视景仿真系统的开发

通过分析空间战场地形模型的特点,比较了不同的地形生成算法。提出了一种用纹理简化地形文件LOD(Level of Detail)的方法,并据此创建了适用于空间战场环境的地形模型;针对Vega软件环境中碰撞检测过量占用系统资源问题,设计并实现了一种简化的碰撞检测方法;创建了由多种飞机、雷达、战车等组成的三维实体模型库;在以上几种技术的基础上构建了一个空间战场视景仿真系统。     

虚拟手术仿真中碰撞检测问题的研究

虚拟手术仿真是虚拟现实技术医学领域的一个重要应用，快速精确的碰撞检测是虚拟手术仿真的基础。现有的碰撞检测方法虚拟手术仿真中人体组织模型变形和拓朴结构变化等问题，本文给出了一种基于固定方向凸包包围盒的碰撞检测方法，它不仅在速度上较以往的方法有一定的提高，而且能有效地解决虚拟手术仿真中出现的各种新问题。     

基于碰撞检测的触觉渲染优化方法

提出了一种基于碰撞检测的触觉渲染优化方法，根据触觉设备的运动状态，在主线程中动态构造一个包围盒，使用方向包围盒（OBB）碰撞检测方法裁减掉大量的不可能“触摸？’到的三角面片集，只渲染可能“触摸’，到的三角面片来。实例分析表明优化后的触觉渲染算法占用时间基本不受场景中三角面片数量的影响，适合虚拟装配场景的触觉渲染。     

复杂虚拟环境下的实时碰撞检测算法

提出了一种共享存储系统的并行碰撞检测算法。利用AABB包围盒的优点来构建任意物体的混合包围盒层次,利用并行模型来并行遍历混合包围盒层次,进一步加速碰撞检测算法。实验结果表明,与现有的经典算法相比,该算法在效率、精确性方面具有明显优势,能够满足交互式复杂虚拟环境的实时性和精确性的要求。