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。

碰撞检测中的层次包围盒方法

碰撞检测在机器人运动规划、虚拟环境、分布交互仿真中都起着重要作用 ,层次包围盒方法可以有效地解决碰撞检测固有的计算复杂性 ,包围盒类型的选择是层次包围盒方法的关键。本文介绍了基于层次包围盒的碰撞检测算法 。

一种基于混合层次包围盒的快速碰撞检测算法

提出了一种基于混合层次包围盒(BVH)的快速碰撞检测算法,它将固定方向凸包(FDH)包围盒与沿坐标轴方向的包围盒(AABB)相结合,吸收了基于图像的碰撞测算法的优点,利用了图形硬件的计算能力.算法在预处理阶段为待测物体的凸块构造FDH包围盒树,然后在逐步求精的过程中遍历该树并进行初步碰撞检测,最后通过建立AABB包围盒快速设置视域参数,在对凸块绘制的同时进行精确求交,实时得到碰撞检测的结果.实验结果表明,所提算法可以较好地解决形状复杂刚体的实时碰撞检测问题,检测速度比经典算法RAPID和RECODE分别提高了约17%和20%.

OBB层次包围盒构造方法的改进

层次包围盒是碰撞检测的重要技术,可以提高碰撞检测精度并减少碰撞检测复杂度。首先介绍了OBB包围盒的计算方法、相交测试原理,以及OBB层次包围盒构造的一般过程。结合物体模型的层次结构,提出了基于模型层次结构的OBB层次包围盒的构造方法。实验结果证明改进后的方法加快了模块之间可以发生变化时其对应的OBB树的更新速度,使OBB方法适合由刚体模块构成的模型变形的情况。

基于层次包围盒的碰撞检测方法

碰撞检测是虚拟现实应用中的关键技术。本文主要介绍了碰撞检测中的层次包围盒方法,并对几种基于不同类型包围盒的碰撞检测算法进行了比较研究。

层次包围盒与GPU实现相结合的光线投射算法

针对目前基于GPU的光线投射算法中参数确定复杂的缺点,提出一种快速确定投射光线参数的算法,并利用层次包围盒技术对整个绘制过程进行加速.该算法利用离屏渲染技术,仅通过绘制体数据包围盒表面就能获取投射光线的参数;为了跳过对绘制结果无贡献的空体素,逐层对体数据进行分解,并生成层次包围盒树来存储对应子体数据的相关信息,通过遍历包围盒树,判断对应子体数据是否被绘制或跳过来缩短投射光线在体数据中的有效采样长度,从而实现了光线积分加速.实验结果表明,与同类算法相比,该算法预处理时间较短,在增加存储容量较小的同时获得了平均3.0的加速比,具有更好的实用性.

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。

基于GPU的层次包围盒快速构造方法

为了能够在基于光线跟踪技术的真实感图形绘制过程中迅速而高效地排除无效的光线相交计算,快速地构造高质量的加速结构,提出基于图形处理器(GPU)体系架构研究基于图形处理器的层次包围盒快速构造方法.在构造初期、构造中期、构造末期3个阶段分别针对二叉树结构特点和多核架构特点来设计不同的策略,从而实现层次包围盒结构(BVH)的并行快速构造.实验表明,采用该方法可以最大限度地发挥图形处理器强大的并行计算能力,有效使用硬件计算资源和存储资源,在保证加速结构构造质量的前提下大大缩短加速结构的构造时间.

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。

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.

基于AABB的四维时空层次包围盒碰撞检测方法

在虚拟场景中高速运动的物体在相邻的离散时间点上容易出现碰撞检测遗漏和刺穿的现象,针对此问题提出了基于AABB的四维时空层次包围盒碰撞检测方法;此算法综合利用了高速运动物体的时空相关性、四维相交检测和层次包围盒法的优点,较好地处理了遗漏和刺穿现象,同时平衡了碰撞检测中实时性和精度二者之间的矛盾,实现虚拟场景中高速运动物体的实时碰撞检测,在防空导弹拦截飞机仿真过程领域有重要应用价值。

虚拟环境中的混合层次包围盒算法研究

针对采用单一层次包围盒进行碰撞检测在实时性和精确性方面的不足,提出基于轴向包围盒(AABB)结构和有向包围盒(OBB)的混合层次包围盒的碰撞检测方法(SHBVs).通过分析各种层次包围盒的特点以及虚拟手术环境中的对象特点,混合层次包围盒的碰撞检测方法将包围盒树分为上下两层,上层采用AABB-AABB的方式,用来快速排除不可能相交的物体;下层采用OBB-AABB的方式,能更紧密的包围虚拟环境中的活动对象(如细长的手术器械),同时对环境对象(软体组织)能更快速地在软组织变形后进行更新.实验证明,提出的混合层次包围盒算法能更快地检测碰撞,达到较好的实时性和精确性.

基于混合层次包围盒的水下训练机械臂碰撞检测方法研究

针对航天员水下训练超大作业空间中的人机安全问题,提出了一种快速、精准的机械臂碰撞检测方法。首先,基于最小包络和二分法寻找模型最小包络球体及胶囊体,实现模型的最优球体及胶囊体包围盒的自动生成;然后,基于二叉树的思想,采用轴对齐包围盒(AABB)和球体及胶囊体包围盒2层结构,按照自顶向下的顺序对机械臂及舱体模型建立混合层次包围盒树,遵循同层优先的原则对层次包围盒树节点进行遍历,利用上层AABB层实现碰撞部位的快速定位,利用下层球体及胶囊体包围盒层保证碰撞检测的精度;最后,将该方法集成于自主研发的水下训练机械臂操控系统,进行了试验验证。结果表明:该方法减少了包围盒的多余体积,提高了碰撞检测的精度,计算效率提升了45%以上,满足超大作业空间碰撞检测准确性及实时性要求。

线索化包围盒层次结构的并行创建算法

针对光线跟踪的场景加速结构创建问题,提出一种线索化包围盒层次结构(BVH)的图形处理器并行创建算法。算法完全以宽度优先搜索顺序创建包围盒结点,包括大结点和小结点两个创建过程,其分别并行化面片运算和结点运算,解决了创建上层结点时缺乏数据并行度的问题。算法通过3个独立步骤实现BVH的宽度优先到深度优先存储结构变换以及包围盒结点的线索化操作。实验结果表明,本文算法的创建速度高于已有的非线索化BVH创建算法。

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。

一种新的层次包围盒方法

在计算机图形学中，经常碰到这样的问题：给定平面或空间上的一系列景物，判断一条直线是否与这些景物的其中一个相交，或者更进一步地，如果相交的话，它与哪 些景物相交。这个问题在隐茂线消除、隐茂面消除、光线跟踪算法等图形学基本算法中具有普遍意义。

基于树状层次有向包围盒碰撞检测的研究

碰撞检测技术发展很快,在柔性织物模拟和虚拟手术仿真等方面有着很好的应用,它的研究方向是如何快速精准的进行碰撞检测。本文介绍有关OBB包围盒的构造、计算以及相交测试的方法,对实体对象采用树状分割的方法,改进原有的算法,提高碰撞检测的速度。

基于层次包围盒和光线追踪的两步法碰撞检测技术

为了实现虚拟现实场景中物体间的实时碰撞检测,结合层次包围盒和光线追踪算法的优点,提出了一种新的两步法碰撞检测技术.利用层次包围盒法进行预处理优化,快速排除不相交的包围盒,将预处理结果直接传递给后续精确检测模型.采用光线追踪法在一维空间迅速搜索到具体碰撞点对,并返回点对间的距离和表面法向量等碰撞响应所需的量.预处理阶段和精确碰撞检测过程中的输入都存储在相同的数据结构,即八叉树中,减少了冗余的计算量.仿真实验表明,两步法碰撞检测技术对点对间的碰撞检测具有较好的准确性和高效性.

基于层次包围盒的车辆位置实时监控软件设计

在车辆位置合法性实时判断中根据系统特点选用了层次包围盒化简运算。具体设计中首先提出了上位机和下位机协同工作的策略,引入了"适时终止"机制,并详细分析了算法的性能。通过实验证明此方法可以有效地解决在低成本车载端实现车辆位置实时监控的难题。

基于复合层次包围盒的碰撞检测优化算法

随着虚拟环境的复杂度不断增大,虚拟仿真应用对物体之间碰撞检测精度和速度的需求也逐渐提高。本文在传统复合层次包围盒碰撞检测算法基础上,针对碰撞检测过程中对层次树的遍历存在重复检测的问题,利用时空相关性理论建立跟踪表,缩短了层次树遍历路径并减少了相交检测次数。同时,对于节点之间包围盒的相交检测,依据包围盒所在节点的层次以不同的方式进行分离轴的选择,从而减少相交检测过程中的分离轴测试次数,提升检测效率。多组对比实验证明,改进后的算法可以有效提高检测效率。