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。     

基于量子蚁群算法的虚拟现实碰撞检测方法

为了解决虚拟现实包围盒碰撞初级检测性能不高的问题,采用量子蚁群算法(QACA)来实现增强检测,以提高检测精度。根据虚拟现实中待检测对象的空间形状及紧密率选择合适的包围盒类别。运用交叉空间实现碰撞初级检测,并判定碰撞的物体是否处于无交叉空间。在初级检测的基础上对处于交叉空间的物体特征进行蚁群算法(ACA)增强检测,并构建满足交叉空间特征差异最小值的适应度函数。为了提高对象特征位置的精确性,对交叉空间对象位置采用量子比特化。最后,采用蚁群迭代优化获得特征差异距离最小值,将最小值与碰撞阈值对比,完成虚拟现实的碰撞增强检测。实验结果证明,合理设置ACA的启发系数和蒸发因子后,与其他3种算法对比,基于包围盒初级检测和量子蚁群增强检测的双重检测方法获得了更高的碰撞检测准确率,且稳定性较强。     

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.     

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。     

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。     

基于空间数据结构的快速碰撞检测算法

在已有的预留碰撞算法基础上,提出了一种以空间数据结构管理为核心,用简化的几何模型表示(OBB层次树)结合起来实现复杂物体间的实时碰撞检测算法,主要采用包围盒的方法对检测物体进行包围,然后对包围盒所形成的体进行结构索引,遍历体索引输出检测结果,这样在少量增加存储空间的前提下,可以提高碰撞检测的速度。     

基于动态包围盒树的碰撞检测算法研究

改进了以AABB包围盒为基础的碰撞检测算法.在多物体筛选阶段,利用AABB的构造特性和物体的运动特性,结合一维投影和二维投影来快速排除不可能相交的物体对,为了加快相交测试的速度,在投影测试之前划分坐标轴;在对可能相交的物体对进行进一步检测时,分割物体包围盒寻找可能碰撞的图元,在分割过程中建立动态包围盒树,减少了算法存储空间,有利于物体的更新操作.实现表明,改进后的算法效率有所提高.     

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．     

快速高效的碰撞检测算法 

为了提高碰撞检测算法的效率,提出了一种快速高效的碰撞检测方法.利用Morton码存储物体信息,给出一种改进的图层级结构,可快速分割物体空间,减少物体对相交检测;利用图形处理器(GPU)的并行处理特性进行物体包围盒层级树构建、树遍历,不仅可以快速处理碰撞检测中的事务,还可节省存储空间.实验表明,该方法能够快速构建物体层级结构,并能进行高效的碰撞检测计算.     

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MPI的并行碰撞检测算法

提出了一种快速的碰撞检测算法.主要对虚拟空间划分,计算体元尺寸,通过检测体元内物体的状态构建物体的相邻物体链表.通过时空相关性,确定树的遍历次序,并采用MPI并行处理方式将各子任务分配到各子进程执行.实验结果表明,本算法减少了碰撞检测次数以及包围盒的遍历深度,提高了碰撞检测的效率.     

基于可变形物体的碰撞检测算法

为了提高可变性物体在虚拟现实技术中碰撞检测的效率和准确度,提出了一种改进的基于可变形物体的碰撞检测算法。该算法利用蚁群算法优化蛇形轮廓模型,并将蛇形轮廓模型应用于固定方向凸包包围盒的更新过程中。实验结果表明,该算法极大地简化了固定方向凸包包围盒算法的重建过程,提高了碰撞检测的效率,同时由于加入优化的蚁群算法,提高了碰撞检测的准确度。     

基于HV分割的精确碰撞检测及其应用

为了实现虚拟加工环境中的精确碰撞检测,采用了HV分割的方法以实现三维物体的自动分割,并且在HV分割后很容易地实现包围盒重构,从而对其进行精确碰撞和干涉检测.对于任意两个在虚拟设计环境中的以任意角度旋转的三维物体,采用HV分割均能精确地检测出它们之间的碰撞.该算法在虚拟车削环境中的应用实例可以说明,该算法与传统的包围盒法相比,可更为准确地实现仿真中的碰撞检测.     

虚拟手术模拟系统中包围盒碰撞检测技术及应用研究

碰撞检测模块是虚拟内窥镜系统的重要组成部分.根据变形物体的碰撞检测要求及连续切割过程对网格结构的影响,提出了碰撞检测的层次包围盒结构修正方法.该方法针对网格中的单元剖分和网格优化的过程中网格单元变化采用子树替换、位置提升方法进行修正,可满足连续切割中正确碰撞检测和精确碰撞的要求     

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％．     

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.     

面向复杂产品交互虚拟装配操作的并行碰撞检测算法

运动对象间碰撞检测是交互式虚拟装配的一个基本问题,提出一种虚拟环境中运动对象间的并行化碰撞检测方法.该方法使用一种并行的、基于区域分割和快速相交校验排序的分解算法来包围盒层次模型,检测计算时依据用户的操作动态决定碰撞检测对以减少检测计算量,同时基于微机和局域网的并行方法来计算模型间碰撞,两个模型间碰撞检测时使用包围盒层次树动态更新方法.随后,以某型汽车底盘虚拟装配时的实时碰撞检测来验证算法性能.结果表明,该方法可以快速建立包围盒层次树模型,并可在交互操作中完成给定精度的实时碰撞检测.     

基于圆柱体包围盒母线的快速碰撞检测算法

针对传统平表面包围盒对圆滑表面包围不紧密的问题,提出一种基于圆柱体包围盒的碰撞检测算法.该算法先检测端面圆片相交,再求出两圆柱的相对角度,最后求二者最靠近对方的母线并用于进行碰撞检测.实验测试表明,在对相同柱状形体进行检测时,该方法较传统的平表面包围盒检测方法在速度和精确度上均有明显提升.