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2012.02.26碰撞檢測技術(shù)—XXXXX主要內(nèi)容影響碰撞檢測的要素2碰撞檢測的實例應(yīng)用4碰撞檢測的方法33碰撞檢測的概述31碰撞檢測存在的問題35碰撞檢測的概述在計算機輔助設(shè)計與制造(CAD/CAM)、計算幾何、機器人和自動化、工程分析、計算機圖形學(xué)、虛擬現(xiàn)實等領(lǐng)域都遇到了有關(guān)碰撞檢測的問題,甚至成為其中的關(guān)鍵問題。碰撞檢測的目的主要有三個:檢測模型之間是否發(fā)生碰撞,報告發(fā)生或即將發(fā)生碰撞的部位,動態(tài)的查詢模型之間的距離。碰撞檢測的概述碰撞檢測的定義:假設(shè)三維空間中有N個運動模型,隨著時間改變位置和姿態(tài),碰撞檢測就是判斷他們之間是否發(fā)生了碰撞。從計算幾何的角度可以這樣理解碰撞檢測,如右圖所示。影響碰撞檢測的要素實時性
虛擬環(huán)境中通常包含大量物體,加上物體的形狀復(fù)雜,檢測這些物體間的碰撞情況是一項非常耗時的工作,另外虛擬現(xiàn)實要求系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)與用戶交互,這不僅要求實現(xiàn)實時繪制,而且要實時地進行碰撞檢測,表現(xiàn)出碰撞后的變化。影響碰撞檢測的要素精確度
是采用近似檢測還是精確檢測取決于具體的應(yīng)用。
比如對于環(huán)境漫游系統(tǒng),一般只要近似模擬碰撞情況,并不要求碰撞檢測達(dá)到100%精確。
對于如虛擬手術(shù)仿真,或控制一個正在修理危險設(shè)備的機器人時,精確性是交互操作的最起碼要求。影響碰撞檢測的要素模型類別
模型類別是靜態(tài)檢測的基礎(chǔ)。關(guān)鍵是解決不同類型模型的相交檢測問題。虛擬環(huán)境中的物體所用的模型可大致分為面模型和體模型兩大類。影響碰撞檢測的要素檢測類別
可根據(jù)對檢測結(jié)果的如下4種要求來分析: 1·檢測是否有碰撞。 2·檢測碰撞發(fā)生的位置。 3·檢測物體間的距離。 4·檢測下一次碰撞將在何時發(fā)生。 最常見的情況是要求得到前兩個檢測結(jié)果,但后兩個結(jié)果也可運用于檢測碰撞、預(yù)測碰撞和避免碰撞。影響碰撞檢測的要素場景特征
場景可按物體的運動狀況分為靜態(tài)部分和動態(tài)部分。動態(tài)物體越多,碰撞發(fā)生的概率越大,碰撞檢測的復(fù)雜程度也就越高。碰撞檢測的方法包圍盒層次法
該算法的基本思路是用一個簡單的包圍盒將復(fù)雜的幾何形體圍住,當(dāng)對兩個物體碰撞檢測時,首先檢查兩者的包圍盒是否相交,若不相交,則說明兩個物體未相交,否則再進一步對兩個物體作檢測,因為求 包圍盒的交比求物體 的交簡單的多,所以 可以快速排除很多不 相交的物體,從而加 速了算法。碰撞檢測的方法距離跟蹤法
該算法通過尋找和跟蹤兩個多面體之間的最近點來計算它們之間的距離,顯然當(dāng)距離小于或等于零時,兩者就發(fā)生了碰撞。碰撞檢測的應(yīng)用實例對于機器人的控制和規(guī)劃,碰撞檢測可以幫助機器人避開周圍環(huán)境中的障礙物,是一個非常關(guān)鍵的部分。游戲中的主角、NPC(非玩家控制角色)、道具等人物與物品之間或物品與物品之間發(fā)生的相互接觸。碰撞檢測的應(yīng)用實例虛擬戰(zhàn)場環(huán)境采用虛擬現(xiàn)實技術(shù)(包括碰撞檢測)使受訓(xùn)者在視覺和聽覺上真實體驗戰(zhàn)場環(huán)境、熟悉作戰(zhàn)區(qū)域的環(huán)境特征。虛擬仿真變電站能達(dá)到現(xiàn)狀與模擬相一致的效果,站內(nèi)的巡檢人員在進行所屬變電站管轄范圍內(nèi)的所有操作時都會涉及到碰撞檢測技術(shù)。碰撞檢測的應(yīng)用實例在道路橋梁視景仿真中,先使用球體覆蓋技術(shù)和檢測預(yù)判斷來優(yōu)化檢測計算,再使用OBB(有向包圍盒)層次樹來進行碰撞檢測,最后得到了理想的效果。服裝參數(shù)化設(shè)計中的碰撞檢測屬于靜態(tài)碰撞檢測,具有精確性和實時性的要求,服裝約束系統(tǒng)的有效性也需要維護。碰撞檢測存在的問題如何在很高的實時交互要求下完成對大量復(fù)雜物體的碰撞檢測?如何降低算法的復(fù)雜度?如何準(zhǔn)確的獲取到有意義的接觸信息用于處理碰撞檢測?軟體對象間的實時碰撞檢測和進一步提高算法效率,仍有待進一步研究。參考文獻[1]宗美玲,童小念.虛擬現(xiàn)實環(huán)境下的碰撞檢測實現(xiàn).計算機與數(shù)字工程,2011[2]鐘帥.談虛擬現(xiàn)實中的碰撞檢測問題.河南機電高等??茖W(xué)校學(xué)報,2009.11[3]顧文望,陳一民.碰撞檢測在虛擬仿真系統(tǒng)中的應(yīng)用.計算機工程,2005.02[4]李芙玲,張瑾.碰撞檢測技術(shù)研究.華北科技學(xué)院學(xué)報,2004.06[5]梁小紅,劉少強.虛擬環(huán)境中的軟體碰撞檢測技術(shù)綜述.計算機與數(shù)字工程,2006.07[6]周志永,韓勇,李文慶,馬純永,陳戈.虛擬海洋環(huán)境中碰撞檢測的研究與實現(xiàn).計算機技術(shù)與發(fā)展,2011.04[7]高春曉,劉玉樹.碰撞檢測技術(shù)綜述.計算機工程與應(yīng)用,2002.05參考文獻[8]楊清.3D技術(shù)在變電站仿真教學(xué)中的應(yīng)用.科教導(dǎo)刊,2011.09[9]黃海芳,余宇華.3D游戲中碰撞檢測的應(yīng)用.中國西部科技,2008.02[10]陳龍,
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