基于VRML节点树的双臂移动 机器人碰撞检测及优化

针对双臂移动机器人三维仿真中存在大量非凸模型而无法精确进行实时碰撞检测,提出了基于虚拟现实建模语言(VRML)节点树实现凸分解的方法.利用分解得到的单位形体的顶点数据,使用Quickhull算法构造应用于V-Clip算法的凸多面体,实现虚拟环境中模型与机器人之间的精确碰撞检测.为了提高碰撞检测的效率,优化仿真过程中碰撞检测的实时性,采用了包围盒技术.实验结果表明：该方法具有良好的实时性和较高的碰撞检测精度.     

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％．     

实时碰撞检测中的穿透问题研究与解决

对实时碰撞检测中的穿透问题进行深入研究,总结了几种能够满足实时性要求的方法,分析运动包围界法和基于相对性Minkowski算法的利弊.最后联系应用实例提出了二者结合的方法,使实时性和精确性都能得到较高的满足.     

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。     

基于GJK的凸体快速连续碰撞检测研究

针对一段时间内的多个运动物体之间的碰撞检测,提出一种基于距离算法(Gilbert-Johnson-Keerthialgorithm,GJK算法)的凸体快速连续碰撞检测算法,该算法主要通过判断一段时间内两物体之间的最小距离是否为零来检测碰撞发生情况。首先利用GJK算法在有限步骤内计算得到最小距离,检测两物体是否发生碰撞;若两物体发生碰撞,进而利用ray-casting算法确定发生碰撞的精确位置,根据环境要求做出相应响应,调整运动物体位置。仿真结果表明,对多个运动物体间的连续碰撞检测,该算法有较高的实时性和准确性。     

碰撞检测过程中的包围盒技术及应用研究

基于包围盒的碰撞检测算法是一类重要的碰撞检测算法，本文从紧密性和实时性两方面比较了用于碰撞检测的几种常用的包围盒技术，具体阐述了实时性好且较容易程序实现的方向包围盒（OBB）的计算和重叠测试，并把该项包围盒技术应用到虚拟牙齿矫正系统的碰撞检测过程，最终在VC＋＋和OpenGL平台上实现了任意STL模型之间的精确碰撞检测。     

基于三维凸包计算凸多面体Minkowski和算法

传统的Minkowski和算法在计算实际物体间的精确的碰撞干涉时,很难直接获取运算所需的数据,进而需要进行大量的数据预处理。为了提高运算速度,减少数据处理量,本文设计了一种新的三维凸包计算方法,通过空间两凸多面体外表的点云信息直接计算其Minkowski和,用计算得到的凸包的面集表示Minkowski和的边界信息。然后,给出详细的算法描述和复杂度分析,并通过对比分析实验数据,验证了该算法的有效性。     

基于多视角的动态八叉树碰撞检测算法

碰撞检测是虚拟制造系统的重要组成部分，快速精确的碰撞检测算法直接决定仿真效果的好坏。在基于JAVA 3D的虚拟切削系统中，由于JAVA 3D原有的碰撞检测算法不完善，存在误判和误差较大的问题。提出了基于多视角的动态八叉树碰撞检测算法，可避免误判，减小原来的误差，实现了对JAVA 3D碰撞检测算法的改进。     

柔性织物曲面的碰撞检测

碰撞检测是计算机动画领域中的瓶颈问题之一，对该问题的解决直接影响到动画的实时效果。本针对柔性曲面碰撞检测的特点，提出了一种基于二叉树剖分技术，融合层次包围盒技术的碰撞检测方法。该算法，化完整曲面为独立且相关的子区域进行碰撞检测，并构建碰撞体的层次包围盒，采用递归的方法快速定位碰撞区域，再进行精确碰撞检测。算法在做精确检测之前排除了大部分不产生碰撞的元素，并且无需耗时更新层次结构，从而提高了碰撞检测的整体效率。     

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.     

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。     

数控机床仿真加工过程中的碰撞检测研究

原有的基于Java3D技术数控机床仿真系统碰撞检测算法存在误判和误差较大的缺点,本文提出了空间分割碰撞检测算法,采用八叉树存储结构,利用自相似分解的递归算法对物体的碰撞情况进行检测,从而在Java3D的虚拟加工系统中实现了精确的碰撞检测。     

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.     

简单凹多面体的Minkowski和

在欧几里德三维空间中,求两个多面体的Minkowski和是一项重要的几何操作,它等同于求两个多面体中所有点的矢量和。本文在之前提出的简单凹多边形的凸剖分算法基础上,给出了基于多面体剖分的简单凹多面体的Minkowski和算法。分析表明,该算法由于减少了计算Minkowski子和的数目,从而能够提高整个求和算法的速度。     

基于碰撞检测算法的动态服装仿真研究

针对传统服装仿真方法中的动力学模型生成策略和碰撞检测算法提出了改进。首先采用三角网格代替传统的四方网格,并给出了三角网格的生成算法;然后分别测试出待测点与AABB包围盒和图元的碰撞检测时间;再计算出整个碰撞检测时间开销最小时叶子包围盒中的图元数目;最后以该图元数目来构造AABB碰撞检测树,实现了最优情况计算叶子包围盒图元数量的方法。仿真结果表明,该改进生成算法能够有效地减少了碰撞检测时间。     

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。     

基于CUDA的并行碰撞检测算法研究

碰撞检测是计算机图形仿真中的关键问题之一。尽管研究人员提出了许多优秀的碰撞检测算法,但是随着仿真场景规模的增大,在单处理器上实现的碰撞检测算法已经难以达到实时性的要求。因此,当前研究的核心问题是如何提高碰撞检测的速度。在对已有算法研究分析的基础上,提出了一种基于层次包围盒的并行碰撞检测算法。该算法的核心思想是用多处理器并行遍历层次树以避免单处理器需要两棵树相互遍历的情况,并提出以并行的方式生成层次包围盒树来进一步提高算法效率。结合CUDA平台提供的并行计算解决方案,整个算法在图形处理器上得以实现。结果表明,该算法显著地提高了碰撞检测的速度,满足实时性的需求。     

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。     

基于随机场的碰撞检测控制算法

在结合已有的预留碰撞算法基础上,提出了一种基于预测的碰撞检测控制算法。同时利用随机场模型方法扩展了这种算法,通过查看随机场序列,得到当前时间片上可能发生碰撞的范围,利用实体的特性与历史信息,大量减少相交判断的实时计算量,加快了碰撞检测的速度。     

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。