大数据背景下混合层次包围盒碰撞检测算法的优化

基于层次树和时空相关性理论研究大数据的快速处理及优化算法在农业物联网中的快速应用,提出一种改进的混合层次包围盒树和碰撞检测算法.实验结果表明,该优化算法在农业物联网等领域具有一定的推广价值.

一种新的基于混合层次包围盒的碰撞检测算法

为了实现物体间快速精确的碰撞检测,提出了一种新的基于混合层次包围盒的碰撞检测算法,充分利用了包围球计算简单和K-DOPs包围盒紧密性好的优点,来构建物体的混合层次包围盒结构。在包围盒树的上层采用Sphere包围盒,能快速排除不相交的物体,下层采用K-DOPs包围盒,进行更加精确的相交测试,提高了碰撞检测实时性。实验结果表明,该算法是有效可行的,具有较强的实时性及鲁棒性,性能优于传统碰撞检测算法。

一种新的基于混合层次包围盒的并行碰撞检测算法

提出了一种基于混合层次包围盒(HBVs)的快速并行碰撞检测算法。利用AABB包围盒较好的紧密性和包围球计算简单的优点及并行技术中的分治策略来构建物体的混合包围盒层次(S-AABB),通过遍历混合包围盒层次组成任务树,采用Open MP并行模型并行遍历任务树来加速碰撞检测算法。实验结果表明,该算法在效率、精确性方面具有明显优势。

面向遥操作机器人的混合层次包围盒碰撞检测

虚拟现实在遥操作机器人系统中克服时延的影响、提高操作安全性和作业效率等方面有着重要作用。为了提高虚拟环境中碰撞检测的效率和精度,提出基于混合层次包围盒和多线程的快速计算方法:用包含包围球、轴对齐包围盒和方向包围盒树的混合层次包围盒进行快速剔除测试,并用三角面片间的测试确定物体是否干涉及干涉位置,用多线程技术来加速场景的遍历、层次结构下降及干涉三角形的绘制。仿真实验结果证明了该方法在提高检测速度方面的有效性。

船舶维修中基于包围盒的碰撞检测算法

针对船舶维修中管路设备无三维放样的情况,导致管路设备间存在一定的干涉,为便于维修过程中的施工、减少返工,急需一种基于包围盒的碰撞检测算法。根据舰船具体特点和实际需要,从管路设备的空间几何位置关系出发,采用了基于球包围盒和轴对称包围盒的混合层次包围盒方法的碰撞检测算法,在判断碰撞分析时运用基于混合积的线段相交判定方法。结果表明:混合层次包围盒方法的碰撞检测算法较传统方法简单易于实现,运算速度快,可分析判断管路设备的干涉情况,从而有效的避免维修中管路设备的干涉,该包围盒碰撞检测算法能极大缩短工程周期和节约成本。

融合DNN与AABB—圆形包围盒自碰撞检测

目的为了解决自碰撞检测剔除率低和检测速度慢的问题,提出一种AABB(aixe align bounding box)—圆形包围盒树结构和具有二分类功能的深度神经网络(deep neural network,DNN)加速包围盒相交检测的方法。方法对变形体构建AABB—圆形包围盒树,即对内部节点构建AABB包围盒,对叶子节点构建圆形包围盒。根据AABB—圆形包围盒生成包围盒测试树(bounding volume test tree,BVTT),采用深度神经网络优化BVTT的包围盒相交测试和法向锥测试,输出碰撞三角形对。结果在确定最优隐含层数和每层最优节点数保证深度神经网络达到最佳准确率的情况下,实验结果表明,在没有自碰撞的情况下,本文方法与AABB-OBB方法、经典包围盒方法耗时相同,但在自碰撞足够多的模拟场景中,融合深度神经网络的AABB-圆形包围盒方法比AABB-OBB(oriented bounding box)方法和经典的包围盒方法速度更快,整体耗时缩短了21%~37%。同时,对5种方法的更新率、检测效率和图元相交测试时间进行实验对比,发现本文方法比AABB-OBB方法和经典的方法具有更好的贴合性和更快的相交测试速度。结论本文方法相对于AABB-OBB方法、经典包围盒方法的测试速度更快,不仅提高了自碰撞检测高层剔除率,同时降低了模拟整体耗时,更适用于实时变形体自碰撞检测领域。

基于虚拟环境中织物碰撞检测仿真研究

研究织物碰撞检测真实性问题。碰撞检测应体现织物碰撞真实性。织物仿真方法普遍存在实时性不高、真实感不强等问题。针对传统的质点-弹簧模型容易产生超弹性现象,特别是在织物动感仿真中,为了实现真实性和快速性,提出了一种改进型的建模方法。先采用质点弹簧的方法对织物进行建模。首先对织物采用质点弹簧建模,然后采用混合层次包围盒的碰撞检测算法进行碰撞检测,对检测到得碰撞加以响应,用改进算法建模简单,充分利用包围球计算简单和紧密性好的优点来构建物体的混合层次包围盒结构。仿真结果表明,算法是有效可行的,提高了实时性和鲁棒性,性能优于传统碰撞检测算法,并实现了较强的真实感。

一种快速的基于云计算的碰撞检测算法

针对复杂场景中碰撞检测的实时性、精确性的要求,提出一种基于云计算模型的并行碰撞检测算法。利用分治策略和混合层次包围盒较好的紧密性优点来构建物体的包围盒树,利用云计算编程模型来多线程遍历包围体层次树,提高碰挂检测的速度。实验表明,该方法不但可以控制算法的性能和检测质量,并且能增加算法的适应性。

基于空间剖分和分类遍历的碰撞检测算法

针对碰撞检测实时性与精确性不高的问题,提出一种基于空间剖分和分类遍历的碰撞检测算法。首先在空间剖分阶段利用八叉树空间剖分剔除不相交的物体对,在剖分子空间内构建混合层次包围盒,利用分类遍历的方法对层次包围盒进行遍历,有效减少了相交测试的次数。实验表明,该算法有效缩短了碰撞检测所需时间,在复杂环境下算法优势明显。

复杂虚拟环境下的实时碰撞检测算法

提出了一种共享存储系统的并行碰撞检测算法。利用AABB包围盒的优点来构建任意物体的混合包围盒层次,利用并行模型来并行遍历混合包围盒层次,进一步加速碰撞检测算法。实验结果表明,与现有的经典算法相比,该算法在效率、精确性方面具有明显优势,能够满足交互式复杂虚拟环境的实时性和精确性的要求。

一种快速的可变形物体的碰撞检测算法

为实现虚拟环境中可变形物体与刚体间实时的碰撞检测,提出了一种快速的基于混合包围盒层次结构的并行碰撞检测算法。算法充分利用包围盒在检测速度和精度上的不同侧重,对可变形物体建立Sphere和AABB混合包围盒层次树,对刚体建立Sphere和OBB混合包围盒层次树;每个物体的混合包围盒层次树又分成上层、中层和下层,每层使用不同的包围盒;在碰撞检测遍历时,上层使用Sphere和Sphere相交检测快速排除不相交物体,在中层使用Sphere和OBB的相交检测进一步排除物体相交的可能性,在下层使用AABB和OBB的相交检测较精确地确定物体是否相交;采用多线程技术,在多核设备上实现并行碰撞检测算法。实验结果表明,与经典的AABB算法相比较,该算法在效率方面具有明显优势,能够满足可变形物体与刚体的碰撞检测要求。

基于区域划分的吊装仿真碰撞检测方法

本文提出一种基于区域划分的吊装仿真碰撞检测方法。在吊装仿真过程中,实时计算上车臂架、吊装物的位置坐标并分别构建Sphere-OBB混合层次包围盒。在此基础上,采用区域划分法确定吊装危险区域,进而获得需要进行碰撞检测的障碍物列表,并通过列表间的逻辑运算实现碰撞检测的加速。最后应用递阶式相交测试方法确定当前吊装状态是否发生碰撞。仿真实验表明,该方法能够及时检测到臂架、吊装物与障碍物三者之间所有可能发生的碰撞,较好地满足吊装仿真系统对碰撞检测实时性与正确性的要求。