自碰撞检测是虚拟手术仿真中的重要问题,自碰撞检测的效率是影响虚拟仿真应用真实感和沉浸感的重要因素。本文对白碰撞检测算法进行了深入的研究,主要包括以下几个方面的内容:首先对虚拟现实和自碰撞检测方法的发展与现状进行了阐述,并对自碰撞检测常用的几种空间分割方法:均匀空间分割、八叉树分割和BSP树分割进行了系统的研究,对这几种方法的优缺点及适用范围进行了比较分析。均匀空间分割方法与内含对象的几何特性和拓扑结构变化无关,可以用于变形对象的自碰撞检测,但自碰撞检测的特性使直接使用均匀空间分割法效率较低。本文根据虚拟手术中自碰撞检测的特性,对均匀分割方法进行了优化,主要包括以下几个方面:根据模型基本对象尺度自动计算单元格尺寸;采用空间散列方法,通过哈希函数将单元格映射到哈希表中,减少内存占用;通过曲率测试减少单元格内不必要的邻接基本对象间的相交测试。随后,将所提出的方法应用到虚拟手术仿真实验中,该方法可以适应不同的手术工具,有较好的通用性,是解决复杂环境中变性对象自碰撞检测的有效方法。实验证明该算法在虚拟手术仿真过程中达到了实时性的要求。