一种基于八叉树的OBB包围盒碰撞检测方法

碰撞检测技术是大规模复杂场景渲染的关键技术之一,它可以有效地提高虚拟环境的真实感和沉浸感。碰撞检测的研究目标是如何在很高的实时交互要求下完成大量复杂物体的相交检测。提出一种将场景图中的OBB包围盒以八叉树的形式划分,并利用八叉树的层次结构实现有效碰撞检测的方法,该方法从宏观到微观的搜索方式可以快速确定需要进行相交检测的对象列表,有效地避免所有几何节点与运动节点的相交检测,提高了碰撞检测的效率,并且采用OBB包围盒来描述几何模型,有效地提高碰撞检测的精度。

一种基于OBB的碰撞检测算法的改进

针对基于层次包围盒的碰撞检测算法中的方向包围盒 (OBB)算法 ,提出了一种改进算法 .利用虚拟环境中发生碰撞的帧与帧之间的关联性 ,对已发生的碰撞进行缓冲 ,以便下一次的碰撞检测可以利用已检测的上一次碰撞的信息 ,加快了碰撞检测的速度 ,同时利用预测试方法扩展了这种算法 .实验结果证明 。

基于改进OBB包围盒的碰撞检测算法

针对车铣复合数控加工仿真碰撞检测精确度低的问题,提出了一种基于改进OBB包围盒的快速碰撞检测算法.该算法基于改进的OBB包围盒算法,利用车铣复合加工仿真碰撞检测的结果,创建碰撞单元组的包围盒及层次包围盒树;通过粗检阶段计算出包围盒树的相交节点集合,计算得到发生碰撞的三角形面片集合;应用回退技术,解得初始碰撞时间及位置.实例验证结果表明,该算法有效提高了车铣复合数控加工碰撞检测的精确度.

基于OBB层次包围盒的碰撞检测算法改进

为加强虚拟现实中碰撞检测的实时性,对碰撞检测的算法进行了研究与改进。介绍了层次包围盒和基元碰撞检测的基本原理。在基于三角形网格的碰撞检测模型中,通过在三角形网格中增加特征元素的信息(点、边、面)形成特征描述三角形,再用特征描述三角形结合层次包围盒技术,更好地完成碰撞检测。采用了沿任意方向包围盒(oriented bounding box,OBB)技术。实验结果表明,该算法的改进有效地减少了基元测试的数量与查询时间,提高了运算效率。

虚拟环境中优化的OBB碰撞检测算法研究

碰撞检测是计算机图形学的研究热点之一,基于包围盒的碰撞检测算法是一种比较有效的碰撞检测算法．OBB紧密性较好,能有效提高系统的检测效率,但是相交测试的代价太大,根据AABB易于构造、计算简单但紧密性差的特点,提出并实现了优化的OBB碰撞检测算法。实验结果证明:优化算法能够较大幅度地提高了碰撞检测的实时性能,取得较好的效果。

一种基于OBB的三维医学碰撞检测算法

在三维医学可视化系统中,对绘制场景中的多个三维对象进行碰撞检测的研究具有很重要的意义.利用VTK的面绘制特性,在方向包围盒层次树的基础上,提出了一种新的快速碰撞检测算法.算法在继承了一般基于方向包围盒的碰撞检测算法优点的同时,对大部分不可能发生碰撞的三角面片进行了排除,并使用相交检测法进行碰撞的精确检测.实验结果证明,该算法提高了碰撞检测的效率.

多目标复合可视性约束下的机械臂无模型标定位姿研究

与基于模型的机械臂标定方法相比,无模型标定方法具有算法简洁和线性化误差小的优点,但这种方法需要在多个机械臂姿态下同时采集各连杆表面的靶标位姿,因此其可视性同时受视场角狭窄、靶面方向异常以及臂体遮挡的影响,增加测量位姿的构造难度。为此,提出一种基于多目标视觉的复合可视性约束下的机械臂无模型标定位姿遴选方法。依据机械臂连杆参数及轮廓尺寸,生成贴合其等效模型的有向包围盒树,并依据臂体外形特征设定各连杆靶标固连位姿。在此基础上,分别建立靶标角点被包含判据、靶面法向夹角判据以及各包围盒与靶面视锥干涉判据,将其融合为多目标复合可视性约束条件,该算法可在既定工作轨迹下遴选出全体靶标均为可视的机械臂位姿。最后,通过搭建实验台验证所提方法的有效性。实验结果表明:该方法对臂体与靶面的遮挡关系判断精准,靶标在所选位姿处可视性良好,满足机械臂实时无模型标定方法对于多靶标位姿同时采集的需求。

基于Sphere-OBB的改进碰撞检测算法及其应用

静态或动态环境中两个或者多个几何模型之间的碰撞检测是计算机图形学基础问题之一,基于层次包围盒的碰撞检测算法是一种比较有效的碰撞检测算法。提出了OBB包围盒与球包围盒相结合的高效碰撞检测算法,该算法既具有OBB的包围紧密性,又具有球包围盒的测试简便性。用高效的球包围盒排除大量距离远的不相交物体,剩下距离近的物体用分离轴测试,其中一些分离轴效率更高应该优先被测试。将该算法用于虚拟针灸训练系统,实验结果表明算法减少了查询时间并增强了实时性。

基于OBB包围盒碰撞检测算法的改进

碰撞检测问题是计算机仿真领域的基本问题之一,随着现在计算机硬件的快速发展,碰撞检测问题已经成为制约整个领域发展的瓶颈之一。在多种碰撞检测算法中,基于方向层次包围盒的算法是一类被广泛应用的算法,这类算法使用一种层次包围盒树的数据结构,树的叶子节点所包含的包围盒实际上是一个三维空间矩形,利用叶子节点中矩形包围三角形的特点以及在矩形相交测试阶段计算得到的结果,新的算法对方向包围盒碰撞检测算法中的三角形相交测试算法进行了改进。在原算法中,测试两个三角形相交之前需要将待测的两个三角形转换到同一坐标系中,而新算法中用包围盒的坐标代替三角形的坐标则可以省去这一步。改进算法相比原算法减少了大量冗余的坐标变换操作。

一种基于OBB包围盒算法的交通事故检测方法

给出了一种用虚拟环境下的OBB碰撞检测算法对真实环境下城市道路交通事故进行检测的方法。该方法的主要思想是利用OBB算法计算车辆的包围盒,通过对包围盒的地面平面投影得到车辆矩形二维包围盒,然后检测这些矩形在同一平面上是否相交从而判断车辆是否发生碰撞,最后根据车辆的碰撞方式确认事故的类型,从而完成事故检测。为了提高算法效率,还给出了OBB包围盒数量的控制方法。实验结果表明,该方法能够快速地检测到交通事故的发生。

OBB碰撞检测算法的改进与实现

为降低OBB碰撞检测算法的时间复杂度,提高运算效率,提出面向对象的碰撞检测算法以及基于相关性的遍历跟踪策略。改进的OBB碰撞检测算法当物体的位置或方向发生变化时,检测是否与场景中其它物体发生碰撞;基于相关性的遍历跟踪策略通过跟踪上一时刻活动模型在环境对象树中的遍历过程来确定当前的遍历路径,以滤除重复的遍历过程。实验结果表明,改进后的OBB碰撞检测算法降低了碰撞检测算法的复杂度,提高了运算效率,保证了仿真节点模型的自治性和互不干扰性。

基于OBB与八叉树的数控加工碰撞干涉算法的研究

为了提高碰撞干涉的检测速度,在构造层次包围盒时融合OBB与包围球的优点,能首先将多数明显不相交物体对快速排除。干涉检测分为快速检测和详细检测两阶段,先采用分层OBB结合八叉树的算法,快速检测出可能存在干涉碰撞的叶子节点;再在包含干涉叶子节点的三角面片和OBB的三角面片之间采用基于三角面—三角形相交检测算法,实现详细干涉检测。由于刀具路径离散点具有连续性,可以设置缓冲区来减少需要处理的节点数。这些改进有效简化算法,从而提高了碰撞干涉检测的效率。

一种基于OBB矩形碰撞检测算法的堆取料机防碰撞方法

在国内散货码头自动化发展趋势与产业结构调整需求的基础上,针对堆、取料机间机械臂碰撞问题进行研究。在此基础上,设计了防撞监测系统,对预警碰撞和安全关闭进行了有效的设计。采用双天线的GPS模块定位技术对大机进行定位,基于定位数据采用2D的OBB(orient bounding box)碰撞检测算法对机器臂进行空间建模与碰撞检测,设计了大机防碰撞监测系统,实现机器臂碰撞预警与安全停机的目的。该方案解决了大机碰撞检测的实时问题,可以较好地应用于堆场作业,有利于提高堆取料机作业效率和自动化水平。

基于OBB-SAT算法的双五轴加工路径碰撞检测方法

在双五轴镜像铣削加工过程中,支撑端和铣削端在同步运动时可能会发生碰撞,对设备安全和蒙皮件质量造成较大影响。为了预防两端之间的干涉,采用OBB包围盒模型与分离轴算法实现镜像铣加工的碰撞检测。首先分析OBB包围盒的建立方法及其优势,并建立机床支撑端与铣削端的包围盒模型;然后通过分离轴算法得到支撑端与铣削端的最近距离,并判断不同铣削位置是否碰撞;最后通过MATLAB进行仿真。仿真结果表明,相比AABB包围盒法,OBB包围盒法建模速度提高了25%,并能有效利用SAT算法判断碰撞的发生。

布料与精细建模物体间的碰撞检测算法研究

为解决布料与精细建模物体间碰撞检测速度慢、剔除率低等问题,提出简化模型的有向包围盒(OBB)算法和使用深度神经网络优化的连续碰撞检测(CCD)算法提高碰撞检测效率。在粗略检测阶段,提出一种简化模型的OBB算法,对于精细建模物体使用二次误差度量的表面简化法对精细模型进行简化,将简化后的模型嵌入原模型中,并利用一种快速自适应的OBB算法对简化后的模型构建包围盒。对于布料模型,构建固定球形-轴向混合包围盒和碰撞检测包围盒树。在精确检测阶段,采用全连接深度神经网络学习滤波器剔除在粗略检测阶段未发生碰撞的碰撞对,使用训练后的最优深度神经网络模型优化连续碰撞检测算法。实验结果表明,使用简化程度为90%的模型构建的OBB可以完全替代原模型的OBB,所提简化模型的OBB算法与传统OBB包围盒算法及快速自适应包围盒算法相比,在耗时上分别缩短了约64.6%、35.8%。在布料与精细建模物体交互的场景下,使用深度神经网络优化的CCD算法比使用不同类型滤波器优化的CCD算法速度更快,耗时缩短了约7%~11%。

近似凸包自适应包围盒碰撞检测方法

针对虚拟装配环境中包围盒碰撞检测存在检测精度差和效率低的问题,设计了粗精结合的分层检测方法。粗检测阶段,采用基于八叉树的球形包围盒进行检测,初步剔除明显不发生碰撞的对象。在精确检测阶段提出近似凸包自适应包围盒算法,基于近似凸包思想提取贴合模型外壳顶点集求解协方差矩阵计算最小包围盒,解决传统方向包围盒算法因三角形面片的尺寸不均匀、导致构造包围盒方向偏移的问题,且构造时间较传统方向包围盒缩短了66%。最后在Unity3D中以液压调平举升平台各部件为研究对象进行实例验证,实验结果表明,本文方法能构造出比传统方向包围盒更加紧密的包围盒,在装配实验执行时间上比使用传统方向包围盒碰撞检测算法加快了22.2%,比使用轴对齐包围盒碰撞检测算法加快了17.4%,能够满足虚拟装配中碰撞检测效率高的要求,且符合使用者实时的自然交互习惯。

双七自由度臂防碰撞协同控制算法研究

针对仿人双机械臂协同运动规划中防碰撞的核心问题,提出了一种双冗余机械臂防碰撞算法。建立有向包围盒(OBB)模型,结合基于单纯形退化的改进吉尔伯特-约翰逊-基尔特(GJK)算法,计算包围盒两两之间的距离,依照距离大小判断自碰撞发生的可能性。基于牛顿-辛普森迭代法计算出机械臂满足指定末端位置要求的逆解,然后进行基于包围盒欧氏距离的改良五次多项式插补以生成末端运动轨迹。实验结果表明,该套控制系统可以灵活地进行协同工作,完成包含插拔火炬钥匙、火炬传递相关动作在内的各项任务,且在协同工作过程中可以有效避免发生碰撞。

基于复合层次包围盒的实时碰撞检测研究

针对各种层次包围盒的特点,提出了基于球状包围盒(Sphere)结构与有向包围盒(OBB)的复合层次包围盒的碰撞检测方法。将复合包围盒树分为X、Y、Z层,X层节点为球状包围盒(Sphere)结构,Y层为OBB-Sphere混合结构,Z层为OBB结构。上层节点间的相交测试采用Sphere与Sphere或者OBB的方式,以此快速排除不可能相交的物体;下层节点间的测试采用OBB与OBB的方式保证精确的判定距离较近的物体的碰撞状态。实验通过与OBB算法的性能比较,证明了复合包围盒能有效地应用于复杂场景的实时碰撞检测。

大型螺旋桨五轴加工中基于方向包围盒层次树的全局干涉碰撞检测

针对大型螺旋桨五轴加工中重叠区存在的全局干涉碰撞,构建了一种基于动态OBB层次树的检测算法:建立螺旋桨和特殊铣刀头的方向包围盒层次树,利用多刚体系统的运动学理论,获得螺旋桨和特殊铣刀头在每个加工位置处包围盒的动态坐标变换矩阵,根据分离轴理论,实现每个加工位置的全局干涉碰撞检测。通过包围盒分组以及运动趋势判断,提高了全局干涉碰撞检测算法的效率。

基于图像空间的快速碰撞检测算法

为了满足日益复杂的虚拟环境中碰撞检测的高实时性要求,提出一种基于图像空间的快速碰撞检测算法,有效利用了图形处理器(GPU)的加速功能。该算法以基于物体空间的凸块层次二叉树技术及方向包围盒(OBB)之间的碰撞检测为前提,可快速排除场景中明显不相交的凸块;然后通过生成的凸块潜在碰撞检测集,在RECODE算法的基础上,得到一种运行效率更高的碰撞检测算法。实验结果表明,在同等复杂的虚拟环境中,尤其是复杂度较高的虚拟环境中,该算法具有更高的碰撞检测实时性,取得了良好的效果。