碰撞问题是机器人、动画仿真、虚拟现实、计算几何、CAD/CAM等领域的关键问题之一,而实时性和精确性是衡量一个碰撞检测算法是否优越的重要标准。尽管国内外已经对碰撞检测问题做了许多有意义的工作,但是随着计算机软硬件及网络等技术的日益成熟,尤其是GPU并行计算技术的快速发展,不同规模程度场景下实时而又精确的碰撞检测问题逐步成为当前研究的热点。针对大规模复杂场景的碰撞检测问题,本文首先从场景渲染入手,在详细了解OSG渲染引擎的场景组织方式、渲染流程之后,利用新一代的三维图形渲染系统的功能特性,搭建一个高效的基于场景图的河北大学新校区校园漫游系统。进而在场景交互方面,通过深入研究基于图像的碰撞检测算法,提出了实时性更好的基于向指定平面投影、模板测试和深度测试的改进型图像空间碰撞检测算法,实现了虚拟校园漫游系统中对漫游角色模型与场景模型之间的快速碰撞检测。同时引入GPU并行计算,调高了碰撞检测的效率。对于更加注重于碰撞检测精度的虚拟手术仿真系统来说,本文在基于距离的碰撞检测算法基础之上,通过扫描线确定模型间潜在碰撞区域内的刨分顶点、自适应面刨分、构造刨分三角形、判断刨分点到刨分三角形之间的距离实现了骨锯模型和头盖骨模型间的精确碰撞检测。该算法不仅能获得碰撞发生位置,还把碰撞区域局限在几个刨分顶点构成的多个刨分三角形之内,同时还继续引入GPU并行计算技术,优化了整个碰撞检测算法,缩短了计算周期。