虚拟环境中可变形体碰撞检测算法研究

来源 :中南大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:luhaixiong1971
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
几何模型间的碰撞检测是织物仿真、计算机动画、机器人、CAD/CAM、虚拟手术等多领域的关键问题之一。快速而准确的碰撞检测对提高与人交互的虚拟环境的真实感至关重要,尤其对于需要力触觉感知的虚拟环境。在虚拟环境仿真中,碰撞检测往往是系统计算效率的瓶颈。目前对刚体之间的碰撞检测算法的研究已趋向成熟,但对可变形体碰撞检测的算法研究较少。对于虚拟外科手术训练、织物仿真、计算机动画等实用的虚拟环境中的交互对象,可变形体对象比刚体对象更普遍。本文面向织物模拟应用,根据模拟过程中时间顺序的不同,从织物的物理建模、粗略碰撞检测和精确碰撞检测三个方面对可变形体碰撞检测技术中的关键问题进行了研究。论文的内容主要包括如下几个方面:1.比较了现有的可变形体建模方法,采用质点-弹簧模型对织物进行建模。然后对质点-弹簧模型进行动力学分析,提出了一种改进的变步长策略的自适应龙格-库塔积分法,在织物仿真系统的精确度和计算效率之间实现有效折中。2.讨论了用于粗略检测阶段的层次包围盒方法,包括包围盒种类的选择,k-DOPs的预处理和更新,k-DOPs的相交测试。针对可变形体要求层次包围盒更新速度快的特点,提出了一种综合应用爬山法和近似法时计算速度最快的方法。提出了采用四叉树的结构来代替以往的二叉树结构的方法,从而提高包围盒重叠测试的效率。同时采用了基于曲率的自碰撞检测方法来确保织物的真实感。3.深入分析和讨论了基于快捷检测原理的基本几何元素碰撞检测算法:Moller判别算法、Held判别算法和Devillers判别算法,提出了改进的Devillers判别算法,提高了计算效率。具体碰撞点用于碰撞响应来及时调整织物运动,确保仿真过程的真实感。4.本文综合上述研究方法,通过模拟织物与球体的碰撞过程实验,实现了准确和快速的碰撞检测,验证了本文对面模型类的可变形体碰撞检测算法改进的可行性,并且提高了碰撞检测的实时性和准确性。
其他文献
近年来,随着网络技术的迅速发展和J2EE平台的广泛采用,基于B/S的多层Web体系结构逐渐发展成熟起来。MVC(Model-View-Controller)设计模式能够克服传统Web应用开发方式所固有
在道路交通管理中,为了获得车辆的运动数据,早期经常采用的是感应线圈等硬件测量的方法。而如果采用摄像头拍摄的道路视频,再用计算机软件处理的方法,则可以极大的增加方便性
软件的不断发展,给后续的开发带来了困难,并且对软件可维护性提出了挑战。运用软件工程的手段和设计模式的方法可以缓解这些问题。设计模式作为面向对象软件设计经验的总结,
虚拟器官的建模与仿真是当前国际上研究的前沿课题。眼睛作为人体中一个极为精密且十分重要的器官,其建模与仿真的实现具有十分重要的意义。角膜是人眼的重要组成部分,角膜的
近年来,随着internet的飞速发展,电子商务网站的增多,积累了大量的web日志数据,如何从这些海量的日志文件里找到用户访问站点的行为习惯和兴趣爱好,已成为了web日志挖掘的研
近年来,基于邮件内容,并结合机器学习理论、文本分类和信息过滤技术的垃圾邮件过滤器得到了广泛的应用,但这些方法都有一定的局限性。由于这类过滤器对图像格式的垃圾邮件无
虚拟机(Virtual Machine,VM)是相对于我们平常所用的实际的计算机而言的一个概念,它是一个假想的模拟实际计算机进行工作的软件系统。虚拟机的优点之一就是计算机程序可以在
网络和计算机越来越广泛地应用于当今社会,使人们享受着网络带来的诸多好处。与此同时,网络安全问题也愈发突出。入侵检测系统正是一种积极主动的安全防护技术,作为防火墙、数据
学位
面向服务架构(SOA,service-oriented architecture)的概念最初由Gartner公司在1996年提出,近年来受到了学术界与工业界的广泛关注,被誉为企业级软件架构的下一个里程碑。面对
随着无线通信技术、嵌入式技术、分布式计算技术等技术的不断发展,无线传感器网络进入快速发展时期,它在环境监测、智能家居、医疗护理等方面得到了广泛的应用。在无线传感器