碰撞检测

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八叉树碰撞检测算法

八叉树碰撞检测算法

八叉树碰撞检测算法八叉树碰撞检测算法是一种经典的碰撞检测技术,被广泛应用于计算机图形学、游戏开发和物理模拟等领域。

它利用了八叉树的数据结构和分割空间的思想,能够高效地检测多个物体之间的碰撞关系。

八叉树是一种用于划分三维空间的树状结构,其每个节点都代表一个立方体区域。

初始时,整个空间被表示为一个根节点的立方体。

随着物体的增加,空间会逐渐被划分为更小的立方体,直到满足某个终止条件(例如每个立方体内最多只有一个物体),或者达到了预定义的树的深度。

每个节点可以有最多八个子节点,分别代表了当前节点所表示的立方体区域被划分为八个相等的子区域。

在使用八叉树进行碰撞检测时,我们首先需要将场景中所有的物体都插入到八叉树中。

插入过程中,我们会根据物体的位置和尺寸,将其逐级插入到对应的节点中。

如果一个物体跨越了多个节点的边界,则会被插入到每个相交的节点中。

当需要进行碰撞检测时,我们可以通过递归地遍历八叉树来寻找可能发生碰撞的物体。

具体地,从根节点开始,我们会与当前节点表示的立方体区域进行碰撞检测。

如果当前立方体与我们所关注的物体存在碰撞,那么我们会进一步检测当前节点的子节点。

递归地对子节点进行相同的碰撞检测,直到遍历到叶子节点或者不再有子节点。

八叉树碰撞检测算法的优势在于它能够有效地减少检测的次数。

通过八叉树的分割策略,我们可以快速地排除与当前物体不可能碰撞的区域,从而减少碰撞检测的复杂度。

相比于简单的穷举法,八叉树碰撞检测算法能够更加高效地处理大规模的碰撞检测问题。

除了碰撞检测,八叉树还可以应用于空间索引、光线追踪等领域。

它的思想和结构也可以被扩展和优化,以适应不同的应用场景。

在实际应用中,我们需要根据具体情况对八叉树的参数进行调整,以提高算法的效率和准确性。

总之,八叉树碰撞检测算法是一种有效的工具,能够帮助我们处理物体之间的碰撞关系。

通过合理地构建八叉树数据结构和使用适当的遍历策略,我们可以在计算资源有限的情况下,高效地进行碰撞检测,提高程序的性能和实时性。

简述碰撞检测的原理及应用

简述碰撞检测的原理及应用

简述碰撞检测的原理及应用1. 碰撞检测的概念和定义•碰撞检测是计算机图形学和物理模拟领域中的一个重要技术。

•它用于判断两个或多个物体是否发生碰撞,以及计算碰撞的位置、法向量、碰撞反应等信息。

•在计算机游戏、虚拟现实、物理仿真、机器人等领域都有广泛的应用。

2.碰撞检测的原理•碰撞检测的原理可以分为离散和连续两种方法。

2.1 离散碰撞检测•离散碰撞检测是通过检查物体的离散位置来判断是否发生碰撞。

•其中最简单的方法是包围盒碰撞检测,即将物体用最小立方体包围起来,通过检测这些包围盒的位置关系来判断是否碰撞。

•还有其他的离散碰撞检测算法,如分离轴定理、包围球碰撞检测等。

2.2 连续碰撞检测•连续碰撞检测是通过检查物体在连续时间间隔内的运动轨迹来判断是否发生碰撞。

•常用的连续碰撞检测算法有扫描线法、时间步进法、线性插值法等。

3.碰撞检测的应用•碰撞检测在游戏开发中起着至关重要的作用。

•在游戏中,碰撞检测可以用于角色与障碍物的碰撞、子弹与敌人的碰撞、玩家与玩家之间的碰撞等等。

•此外,在虚拟现实和物理仿真领域中,碰撞检测也被广泛应用,例如模拟物理碰撞、机器人路径规划等。

4. 碰撞检测的优化方法•碰撞检测是一个计算复杂度相对较高的任务,为了提高碰撞检测的效率,可以采用一些优化方法。

•一种常用的优化方法是空间分割结构,如包围盒层次、八叉树、四叉树等,用于减少碰撞检测的计算量。

•另外还可以采用粗略检测和细致检测相结合的方法,即首先进行快速的粗略检测,再对可能发生碰撞的物体进行细致的检测。

5. 碰撞检测的发展趋势•随着计算机硬件的不断发展和计算能力的增强,碰撞检测的技术也在不断进步。

•目前很多游戏引擎已经集成了强大的碰撞检测功能,如Unity3D、Unreal Engine等。

•同时,机器学习和深度学习等人工智能技术的发展也为碰撞检测提供了新的思路和方法。

结论•碰撞检测作为计算机图形学和物理模拟领域中的重要技术,具有广泛的应用前景。

《2024年三维场景中碰撞检测技术的研究》范文

《2024年三维场景中碰撞检测技术的研究》范文

《三维场景中碰撞检测技术的研究》篇一一、引言随着三维技术的飞速发展,三维场景在众多领域如游戏开发、虚拟现实、机器人技术等中扮演着至关重要的角色。

在三维场景中,碰撞检测技术是一项核心且基础的技术,其直接影响到虚拟世界中物体运动的真实性和交互性。

本文将重点探讨三维场景中碰撞检测技术的研究,从其基本原理到最新的发展动态进行深入分析。

二、碰撞检测技术的基本原理碰撞检测技术是指在三维场景中,通过算法对物体之间的空间位置关系进行计算,判断物体之间是否发生碰撞的过程。

其基本原理主要包括以下几步:1. 空间划分:将三维空间划分为多个子空间,每个子空间内的物体互不干扰。

这样可以大大减少碰撞检测的复杂度。

2. 物体建模:对场景中的物体进行建模,包括几何形状、物理属性等。

这是进行碰撞检测的基础。

3. 空间位置计算:通过算法计算物体在三维空间中的位置和运动轨迹。

4. 碰撞判断:根据空间位置计算的结果,判断物体之间是否发生碰撞。

三、常见的碰撞检测技术根据不同的应用场景和需求,常见的碰撞检测技术包括以下几种:1. 边界框法:通过计算物体的边界框,判断两个物体的边界框是否相交,从而判断是否发生碰撞。

该方法简单快速,但精度较低。

2. 特征形状法:根据物体的特征形状进行碰撞检测,如使用点、线、面等特征进行判断。

该方法精度较高,但计算复杂度较大。

3. 空间网格法:将三维空间划分为网格,将物体置于网格中,通过判断网格的交集来判断物体是否发生碰撞。

该方法在精度和计算复杂度之间取得较好的平衡。

四、最新的发展动态近年来,随着深度学习和机器视觉等技术的发展,碰撞检测技术在三维场景中的应用也取得了重要进展。

其中包括基于深度学习的物体识别和姿态估计技术,以及基于机器视觉的三维重建和运动跟踪技术等。

这些技术可以提高碰撞检测的精度和效率,使虚拟世界中的物体运动更加真实和自然。

五、未来展望未来,随着三维技术的进一步发展,碰撞检测技术将面临更多的挑战和机遇。

《三维场景中碰撞检测技术的研究》范文

《三维场景中碰撞检测技术的研究》范文

《三维场景中碰撞检测技术的研究》篇一一、引言在三维计算机图形学、虚拟现实以及计算机游戏中,碰撞检测技术是一项至关重要的技术。

它负责确保物体在三维空间中的运动不会相互穿插或碰撞,从而为用户提供逼真的视觉体验和交互感受。

随着技术的不断进步,三维场景的复杂性和实时性要求日益增长,这为碰撞检测技术带来了新的挑战和机遇。

本文将详细研究三维场景中碰撞检测技术的发展现状、相关技术和未来趋势。

二、三维场景碰撞检测技术的背景与意义在三维场景中,物体的运动常常受到其物理属性的限制和环境的约束,这就要求我们必须有一种有效的方法来检测和管理物体间的碰撞。

碰撞检测技术不仅可以增强虚拟世界的真实感,还可以为动画制作、机器人运动规划、车辆仿真等领域提供技术支持。

因此,研究三维场景中的碰撞检测技术具有重要的理论价值和实际应用意义。

三、三维场景碰撞检测技术的发展现状1. 传统碰撞检测技术:传统的碰撞检测方法主要依赖于空间分割、包围盒层次结构等技术。

这些方法虽然简单有效,但在处理复杂的三维场景时,其效率和准确性往往难以满足需求。

2. 高级碰撞检测技术:随着计算机技术的进步,基于物理模型的碰撞检测技术逐渐兴起。

这些技术利用物理引擎和数学模型来模拟和预测物体的运动轨迹,从而更准确地检测碰撞。

此外,基于深度学习的碰撞检测方法也成为了研究的热点,其通过学习大量的数据来提高碰撞检测的效率和准确性。

四、关键技术与算法分析1. 空间分割法:通过将三维空间划分为多个子空间,仅在可能发生碰撞的子空间中进行碰撞检测,从而提高效率。

2. 包围盒层次结构法:利用不同层次的包围盒(如轴对齐包围盒、方向包围盒等)来近似表示物体的形状,从而快速排除不可能发生碰撞的物体。

3. 物理引擎模拟法:通过物理引擎来模拟物体的运动和相互作用力,从而预测可能的碰撞位置和时间。

这种方法在处理动态和复杂的三维场景时具有很高的准确性。

4. 深度学习方法:基于深度学习的碰撞检测方法通过训练神经网络来学习物体间的相互作用和碰撞模式,从而在短时间内完成高精度的碰撞检测。

碰撞检测算法研究综述

碰撞检测算法研究综述

碰撞检测算法研究综述
碰撞检测是计算机图形学、游戏开发、机器人学等领域中的一个重要问题。

它的目的是确定两个或多个物体是否在空间中发生了碰撞,并计算碰撞的位置和碰撞力等信息。

碰撞检测算法可以分为两大类:离散碰撞检测和连续碰撞检测。

离散碰撞检测算法将物体表示为一组多边形,并通过比较多边形的顶点来判断是否发生碰撞。

这种方法简单易实现,但是精度较低,难以处理复杂的形状和运动。

连续碰撞检测算法则将物体表示为一个数学模型,如球体、胶囊体、凸包等,并通过计算模型之间的距离和夹角来判断是否发生碰撞。

这种方法精度较高,但是计算复杂度较高,难以处理大规模的场景。

此外,还有一些基于物理引擎的碰撞检测算法,它们基于物体的物理特性来计算碰撞,如动量守恒、能量守恒等。

这些算法可以更准确地模拟物体的碰撞行为,但是需要对物体的物理特性有深入的了解。

在实际应用中,选择合适的碰撞检测算法需要考虑多个因素,如场景的复杂程度、物体的形状和运动、计算效率和精度等。

近年来,随着计算机硬件技术的发展,碰撞检测算法的效率和精度都得到了显著提高,并在许多领域得到了广泛应用。

总的来说,碰撞检测算法是计算机图形学、游戏开发、机器人学等领域中的一个重要问题,需要不断地进行研究和改进。

BIM工程师的碰撞检测和冲突解决技巧

BIM工程师的碰撞检测和冲突解决技巧

BIM工程师的碰撞检测和冲突解决技巧随着建筑行业的不断发展和科技的进步,建筑信息模型(Building Information Modeling, BIM)正逐渐成为项目设计和施工管理的标准工具。

作为一名BIM工程师,在项目的不同阶段,碰撞检测和冲突解决是你日常工作中不可或缺的任务。

碰撞检测是指通过BIM软件的功能,检查建筑模型中的物体之间是否存在重叠或相互干涉的情况。

碰撞检测可以帮助发现可能影响建筑结构、机电设备以及管道布局等的问题,并提供解决方案。

下面将介绍几种常用的碰撞检测和冲突解决技巧,帮助BIM工程师更好地完成任务。

首先,在进行碰撞检测之前,你需要清楚地了解项目的需求和设计规范。

这包括了解项目的用途、构造类型以及各个阶段的设计要求等。

只有对项目有深入了解,才能更准确地进行碰撞检测和解决冲突。

其次,掌握BIM软件中的碰撞检测工具。

各种BIM软件都提供了碰撞检测工具,如Revit、Navisworks等。

你需要熟练掌握这些工具的使用方法,并了解其功能以及如何优化检测结果。

例如,可以通过设置过滤器和检测规则,确定需要关注的物体类型,减少不必要的干扰。

另外,要注意在模型构建过程中维持模型的一致性和准确性。

在不同阶段或不同团队之间,进行模型的合并和协调。

确保各个模型之间的连续性和正确性,减少碰撞检测中的误报和遗漏。

这可以通过在模型构建中使用标准构件库和建模规范,以及定期的模型协调会议来实现。

在进行碰撞检测时,根据项目需求和优先级,合理设置碰撞检测的范围和细节级别。

对于大型复杂项目,可以按照系统、楼层或空间等进行分组,并设置检测的优先级。

在工作量较大时,可以先进行全模型的粗略检测,然后逐步细化和优化检测的范围和结果。

当发现碰撞冲突时,及时采取解决措施是至关重要的。

你可以与相关设计师、施工团队和顾问进行协商和讨论,制定解决方案。

一种常用的解决方法是通过模型的调整或重新设计来消除冲突。

当解决方案达成一致后,及时更新模型并进行确认。

碰撞检测的原理及应用

碰撞检测的原理及应用

碰撞检测的原理及应用1. 碰撞检测的概述碰撞检测是一项在计算机图形学、物理仿真、游戏开发等领域广泛应用的技术。

它的主要目的是为了判断两个或多个物体是否发生碰撞,以此来模拟真实世界中的物理规律。

碰撞检测可以用于实现物体间的交互、碰撞反应以及处理碰撞后的动作。

2. 碰撞检测的原理碰撞检测的基本原理是通过判断两个或多个物体的边界是否相交来确定是否发生碰撞。

常见的碰撞检测算法包括包围盒检测、精确碰撞检测等。

2.1 包围盒检测包围盒检测是碰撞检测中最简单和高效的一种方法。

它将物体看作是一个能够包围其边界的矩形框或球体,在进行碰撞检测时,只需要比较包围盒之间是否相交即可。

包围盒检测的优点是计算速度快,适用于大部分场景,但精度较低。

2.2 精确碰撞检测精确碰撞检测是一种更为准确的碰撞检测方法,它通过对物体的几何形状进行分析,计算出物体的碰撞点、碰撞面等信息。

常见的精确碰撞检测算法有光线投射、多边形碰撞、凸包碰撞等。

精确碰撞检测的优点是精度高,适用于复杂的场景,但计算量较大。

3. 碰撞检测的应用碰撞检测在各个领域有着广泛的应用。

以下是其中的几个例子:3.1 计算机游戏在计算机游戏中,碰撞检测用于处理角色间的碰撞、子弹与物体的碰撞、障碍物的碰撞等。

通过碰撞检测,游戏可以实现真实的物理效果,增加游戏的可玩性和真实感。

3.2 虚拟现实碰撞检测在虚拟现实中也有重要的应用。

通过检测用户与虚拟物体之间的碰撞,可以实现用户与虚拟世界的交互,提高虚拟现实的沉浸感。

3.3 工程建模在工程建模领域,碰撞检测可以用于模拟物体之间的碰撞情况,比如机械装配、构件安装等。

通过检测碰撞情况,可以预测错误、优化设计,提高工程效率。

3.4 交通仿真碰撞检测在交通仿真领域也有重要的应用。

通过检测车辆之间的碰撞,可以预测交通事故的发生情况,为交通规划和设计提供重要参考。

4. 总结碰撞检测作为一项重要的技术,可以实现物体间的交互、模拟真实世界中的物理规律,并在计算机游戏、虚拟现实、工程建模、交通仿真等领域发挥重要作用。

射线碰撞检测的原理

射线碰撞检测的原理

射线碰撞检测的原理射线碰撞检测是计算机图形学中一种常用的技术,用于判断两个或多个物体是否发生碰撞。

它的原理是通过发射一条射线,然后判断射线是否与某个物体相交,从而判断是否发生碰撞。

射线碰撞检测的基本原理是将物体模型抽象为几何体,并用数学方法描述,然后通过射线与几何体的相交来判断碰撞。

在射线碰撞检测中,常用的几何体包括点、线段、射线、直线、平面、球体、三角形等。

当进行射线碰撞检测时,首先需要确定射线的起点和方向。

起点可以是摄像机位置,方向可以是摄像机的视线方向或鼠标点击方向。

然后,将射线与场景中的物体进行相交检测。

射线与几何体的相交检测有多种算法,其中最常用的是包围盒相交检测和三角形相交检测。

包围盒相交检测是指将物体用一个最小的立方体包围起来,然后判断射线是否与立方体相交。

如果射线与立方体相交,再进行进一步的细化检测,判断射线是否与物体的几何体相交。

这种方法可以快速排除大部分不相交的情况,提高检测效率。

三角形相交检测是指将物体的几何体划分为多个三角形,并判断射线是否与三角形相交。

这种方法通常通过计算射线与三角形的交点,然后判断交点是否在三角形内部来判断是否相交。

这种方法较为精确,但计算量较大,适合用于复杂的物体模型。

在实际应用中,射线碰撞检测常用于游戏开发、虚拟现实、物理模拟等领域。

例如,在游戏中,可以使用射线碰撞检测来实现玩家角色与场景物体的碰撞检测,从而实现物理交互效果。

在虚拟现实中,可以使用射线碰撞检测来实现用户的交互操作,例如通过手柄射线与虚拟物体进行交互。

在物理模拟中,可以使用射线碰撞检测来模拟物体之间的碰撞效果,从而实现真实的物理场景。

射线碰撞检测的原理简单而直观,通过发射一条射线,然后判断射线是否与物体相交,从而判断是否发生碰撞。

它是计算机图形学中常用的技术,具有广泛的应用前景。

通过射线碰撞检测,可以实现逼真的物理交互效果,提升用户体验,同时也为游戏开发、虚拟现实等领域提供了强大的工具和技术支持。

三维碰撞检测算法 -回复

三维碰撞检测算法 -回复

三维碰撞检测算法-回复什么是三维碰撞检测算法?如何进行三维碰撞检测?三维碰撞检测算法是计算机图形学和计算机游戏开发领域中的关键技术之一。

它主要是用于检测在三维空间中两个或多个物体是否发生了碰撞。

在计算机游戏中,碰撞检测算法的应用范围很广,例如刚体碰撞、物体间的交互、碰撞的响应等等。

三维碰撞检测算法通过对物体在每一帧中的位置和形状进行计算,来判断是否有碰撞发生。

下面将从基础概念、算法流程和常见算法几个方面来一步一步回答关于三维碰撞检测算法的问题。

一、基础概念1. 物体:在三维空间中,物体可以用多种几何形状来表示,如球体、立方体、多边形等。

每个物体都有一个独特的ID,用来区分不同的物体。

2. 碰撞体:碰撞体是与物体相对应的一种几何形状,用来表示物体的包围体积。

常见的碰撞体包括球体、立方体、凸包、网格等。

3. 碰撞检测:碰撞检测是指判断两个或多个物体在给定的时间间隔内是否发生了碰撞。

通过检测物体的碰撞体积是否相交来判断是否发生碰撞。

二、算法流程1. 初始化:首先,需要初始化场景中的物体和碰撞体。

对于每个物体,需要为其指定一个唯一的ID,并创建与之相对应的碰撞体。

2. 更新物体状态:在每一帧的更新过程中,物体会改变其位置、旋转和缩放等属性。

因此,需要更新物体的状态,包括位置矩阵、旋转矩阵等。

3. 碰撞检测:对于每一对物体,我们需要进行碰撞检测。

首先,计算两个物体的包围盒。

如果包围盒不相交,则可以直接排除碰撞。

否则,需要进行更细致的碰撞形状检测。

4. 碰撞响应:如果检测到有碰撞发生,我们需要根据具体情况来进行碰撞响应。

例如,可以让物体反弹,改变运动方向,或者触发一些特定的效果等。

5. 更新物体状态:在进行碰撞响应后,物体的状态可能会发生变化,因此需要更新物体的位置、旋转、速度等属性,以反映碰撞产生的影响。

三、常见算法1. 分离轴定理(SAT):分离轴定理是一种用于判断两个凸多边形是否相交的算法。

它通过检查两个多边形在所有可能的法线方向上的投影是否有重叠来判断是否相交。

3d碰撞检测公式_解释说明以及概述

3d碰撞检测公式_解释说明以及概述

3d碰撞检测公式解释说明以及概述1. 引言1.1 概述在计算机图形学和虚拟现实领域中,碰撞检测是一个关键的概念。

它用于判断模型、物体或粒子之间是否发生了碰撞,并在碰撞发生时进行相应的处理。

而3D 碰撞检测则是在三维空间中进行碰撞检测的一种技术。

1.2 文章结构本文将以以下方式组织内容:首先介绍3D碰撞检测的定义和应用领域。

接着,我们将详细解释常用的3D碰撞检测算法和公式,包括其基本原理和数学基础。

最后,我们将通过实际案例和应用示例来分析这些算法和公式在实践中的应用效果。

1.3 目的本文旨在提供对于3D碰撞检测公式的全面解释说明并概述相关内容。

希望通过阐述其基本原理、常用算法以及具体应用案例,读者能够深入理解3D碰撞检测的工作原理及其在各个领域中的重要性。

同时,我们也致力于探讨未来可能的研究方向和发展趋势,以期推动该领域的发展和创新。

2. 3D碰撞检测公式解释说明:2.1 什么是3D碰撞检测:在计算机图形学和游戏开发中,3D碰撞检测是一种用于判断物体是否相交或触碰到其他物体的技术。

它可以应用在虚拟现实、模拟仿真、游戏物理引擎等领域。

2.2 碰撞检测的应用领域:3D碰撞检测广泛应用于各种领域,例如电子游戏中的角色碰撞、场景中物体的重叠、交通仿真中车辆的碰撞等。

它为模拟真实世界中的物体行为提供了必要的信息,并且对于增强用户体验和提升应用效果至关重要。

2.3 常用的3D碰撞检测算法和公式:在进行3D碰撞检测时,常用的方法包括包围盒检测、距离函数法、光线投射法等。

其中,包围盒检测是一种简单有效的方法,它利用一个立方体或长方体将物体包围起来,并通过比较边界框之间是否存在重叠来判断是否碰撞。

距离函数法则通过计算两个物体之间的最短距离,从而判断是否相交。

而光线投射法则利用射线与物体表面的交点来进行碰撞检测。

在碰撞检测中,常用的数学公式包括向量点乘、向量叉乘、矩阵变换等。

向量点乘可以用来计算两个向量之间的夹角和投影关系,从而判断两个物体之间的相对方位。

碰撞检测_精品文档

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碰撞检测碰撞检测是计算机图形学领域中一个非常重要的概念,它用于判断两个或多个物体是否发生了碰撞。

在游戏开发、物理模拟、虚拟现实等领域中都广泛应用了碰撞检测技术。

本文将对碰撞检测的基本原理、常用算法和应用进行介绍。

一、碰撞检测的基本原理在计算机图形学中,通常将物体抽象为多边形、球体、立方体等几何形状。

当两个物体发生碰撞时,它们的边界或表面上的点会彼此重叠。

因此,判断两个物体是否发生碰撞,关键是要检测它们的边界或表面是否相交。

碰撞检测的基本原理可以归结为以下几步:1. 碰撞检测前的准备:获取待检测物体的位置、姿态和形状信息。

通常使用坐标系、矩阵和向量等数学工具来描述和计算物体的位置和形状。

2. 碰撞检测的粗略判断:通过一个快速的算法,如包围盒(bounding box)或包围球(bounding sphere)来判断物体是否有可能产生碰撞。

这一步旨在减少后续的详细检测计算量,提高碰撞检测的效率。

3. 碰撞检测的详细计算:当粗略判断有碰撞可能时,进行更加精确的碰撞检测计算。

常见的算法有:分离轴定理(Separating Axis Theorem)、基于向量的碰撞检测(Vector-based Collision Detection)等。

4. 碰撞的反应和处理:当发生碰撞时,需要根据物体的属性和场景需求来处理碰撞的反应,如物体的反弹、碎裂、能量转移等。

二、常用的碰撞检测算法1. 包围盒(Bounding Box)算法:这是最简单、最常用的碰撞检测算法之一。

它将物体看作是一个矩形,最简单情况下只需要比较物体的位置和尺寸,判断是否相交。

虽然精度较低,但计算速度快,通常用于快速排除不可能发生碰撞的情况。

2. 分离轴定理(Separating Axis Theorem,SAT):该算法是一种比较常用的精确碰撞检测算法,适用于复杂形状的物体。

它基于一个简单的原理:如果两个非凸物体没有共享的分离轴,那么它们一定相交。

碰撞检测

碰撞检测

二维碰撞检测算法碰撞检测(Collision Detection,CD)也称为干涉检测或者接触检测,用来检测不同对象之间是否发生了碰撞,它是计算机动画、系统仿真、计算机图形学、计算几何、机器人学、CAD\ CAM等研究领域的经典问题。

碰撞物体可以分为两类:面模型和体模型。

面模型是采用边界来表示物体,而体模型则是使用体元表示物体。

面模型又可根据碰撞后物体是否发生形变分为刚体和软体,刚体本身又可根据生成方式的不同分为曲面模型和非曲面模型。

目前对于碰撞的研究多集中于面模型的研究,因为体模型是一种三维描述方式,对它进行碰撞检测代价较高。

而在面模型的研究中,对刚体的研究技术更为成熟。

下面列举几种常用的碰撞检测技术:1:包围盒(bounding box)是由Clark提出的,基本思想是使用简单的几何形体包围虚拟场景中复杂的几何物体,当对两个物体进行碰撞检测时,首先检查两个物体最外层的包围盒是否相交,若不相交,则说明两个物体没有发生碰撞,否则再对两个物体进行检测。

基于这个原理,包围盒适合对远距离物体的碰撞检测,若距离很近,其物体之间的包围盒很容易相交,会产生大量的二次检测,这样就增大了计算量。

包围盒的类型主要有AABB(Aligned Axis Bounding Box)沿坐标轴的包围盒、包围球、OBB(Oriented Bounding Box)方向包围盒和k-DOP(k Discrete Orientation Polytopes)离散方向多面体等。

AABB是包含几何对象且各边平行于坐标轴的最小六面体,两个AABB包围盒相交当且仅当它们三个坐标轴上的投影均重叠,只要存在一个方向上的投影不重叠,那么它们就不相交。

AABB间的相交测试和包围体的更新速度比其他算法效率高,因此使用最广泛,尤其适用于多物体运动的大规模环境和变形体碰撞检测。

OBB包围盒的相交测试基于分离轴的理论的,它的构造关键在于包围盒最佳方向的确定,最佳方向必须保证在该方向上包围盒的尺寸最小。

装配式建筑施工中碰撞检测技术在模块拼装中的应用

装配式建筑施工中碰撞检测技术在模块拼装中的应用

装配式建筑施工中碰撞检测技术在模块拼装中的应用一、引言近年来,随着人们对建筑施工效率和安全性的不断追求,装配式建筑逐渐受到关注。

而在装配式建筑的制造和安装过程中,模块拼装是一个重要环节。

为了确保模块拼装过程中不发生碰撞事故,碰撞检测技术被广泛引入。

本文将探讨装配式建筑施工中碰撞检测技术在模块拼装中的应用。

二、背景介绍装配式建筑是指将标准化构件在工厂内预制完成,然后通过运输将其组合成整体建筑。

相比传统现场施工,它具有时间短、质量可控和资源节约等优势。

而在模块拼装阶段,需要大量的模块进行组合,并且这些模块之间可能存在着复杂的空间关系。

一旦出现碰撞或误差,将会导致质量问题甚至安全事故。

三、碰撞检测技术的原理碰撞检测技术是通过计算机仿真和虚拟现实技术,对模块在三维空间中的位置和运动进行模拟和分析,从而判断出是否存在碰撞风险。

主要原理包括物体建模、碰撞检测算法、运动学分析等。

利用先进的计算能力和精确的数据处理,可以实时监测模块之间的位置关系,并在出现碰撞风险时及时发出警报。

四、应用场景1. 模块拼装前的预判在模块拼装开始之前,可以利用碰撞检测技术对模块进行预判。

通过将模块的三维数据导入计算机系统,可以快速生成虚拟模型,并对各个部件进行碰撞检测。

这样可以有效避免在实际操作过程中出现叠压或错位等问题,提高施工效率。

2. 施工过程的实时监测在模块拼装的整个施工过程中,多个工人同时参与操作,并且需要策略性地调整各个构件的位置。

然而,在繁忙的施工现场很难保证所有人员对每一个构件都有清晰的认知和控制能力。

利用碰撞检测技术,可以实时监测各个构件之间的位置和运动,发现潜在碰撞风险,并及时向工作人员发出警示信号,避免事故的发生。

3. 自动化装配系统的优化随着科技的不断进步,自动化装配系统在装配式建筑施工中得到越来越广泛的应用。

利用碰撞检测技术,可以对自动化装配设备进行优化设计。

通过预先录入构件信息和装配路径,在实际操作过程中进行碰撞检测,并根据检测结果调整设备的行为。

碰撞检测

碰撞检测

二维碰撞检测算法碰撞检测(Collision Detection,CD)也称为干涉检测或者接触检测,用来检测不同对象之间是否发生了碰撞,它是计算机动画、系统仿真、计算机图形学、计算几何、机器人学、CAD\ CAM等研究领域的经典问题。

碰撞物体可以分为两类:面模型和体模型。

面模型是采用边界来表示物体,而体模型则是使用体元表示物体。

面模型又可根据碰撞后物体是否发生形变分为刚体和软体,刚体本身又可根据生成方式的不同分为曲面模型和非曲面模型。

目前对于碰撞的研究多集中于面模型的研究,因为体模型是一种三维描述方式,对它进行碰撞检测代价较高。

而在面模型的研究中,对刚体的研究技术更为成熟。

下面列举几种常用的碰撞检测技术:1:包围盒(bounding box)是由Clark提出的,基本思想是使用简单的几何形体包围虚拟场景中复杂的几何物体,当对两个物体进行碰撞检测时,首先检查两个物体最外层的包围盒是否相交,若不相交,则说明两个物体没有发生碰撞,否则再对两个物体进行检测。

基于这个原理,包围盒适合对远距离物体的碰撞检测,若距离很近,其物体之间的包围盒很容易相交,会产生大量的二次检测,这样就增大了计算量。

包围盒的类型主要有AABB(Aligned Axis Bounding Box)沿坐标轴的包围盒、包围球、OBB(Oriented Bounding Box)方向包围盒和k-DOP(k Discrete Orientation Polytopes)离散方向多面体等。

AABB是包含几何对象且各边平行于坐标轴的最小六面体,两个AABB包围盒相交当且仅当它们三个坐标轴上的投影均重叠,只要存在一个方向上的投影不重叠,那么它们就不相交。

AABB间的相交测试和包围体的更新速度比其他算法效率高,因此使用最广泛,尤其适用于多物体运动的大规模环境和变形体碰撞检测。

OBB包围盒的相交测试基于分离轴的理论的,它的构造关键在于包围盒最佳方向的确定,最佳方向必须保证在该方向上包围盒的尺寸最小。

BIM工程师如何进行碰撞检测与冲突解决

BIM工程师如何进行碰撞检测与冲突解决

BIM工程师如何进行碰撞检测与冲突解决引言:建筑信息模型(BIM)技术是建筑行业的革新之一,它将设计、施工和运营阶段的数据集成在一个数字模型中。

BIM工程师在项目开发过程中扮演着重要的角色,其中碰撞检测与冲突解决是他们任务之一。

本文旨在介绍BIM工程师在进行碰撞检测与冲突解决时的主要步骤和技巧。

正文:1. 碰撞检测的意义:碰撞检测是BIM工程师在设计阶段中的重要任务之一。

通过利用BIM软件的三维模型,工程师可以检测出不同构件之间的冲突和碰撞。

这有助于在施工前及时发现并解决问题,减少工程延误和成本增加的风险。

此外,通过预先确定碰撞和冲突,可以提高施工效率并确保项目顺利进行。

2. 碰撞检测的步骤:(1)创建模型:BIM工程师需要使用专业的建模软件创建三维模型,包括建筑物的结构、系统和设备。

这要求工程师具备相关软件的操作技能和丰富的建筑知识。

(2)设置规则:根据项目的需要,BIM工程师设定一系列规则和约束条件,以确保设计符合要求。

这些规则可以防止不同构件之间的重叠、冲突或不正确的连接。

(3)检测碰撞:使用BIM软件中的碰撞检测工具,BIM工程师可以自动或手动进行碰撞检测。

软件会对模型中的构件进行分析,并生成碰撞报告以显示冲突的位置和类型。

(4)解决冲突:一旦检测到碰撞和冲突,BIM工程师需要与设计团队合作,寻找解决方案。

这可能涉及对设计进行调整、改变元素的位置或形状,或重新设计特定的构件等。

3. 冲突解决的技巧:(1)输入准确的数据:在进行碰撞检测之前,BIM工程师需要确保模型中的数据是准确和完整的。

只有准确的数据才能产生可靠的碰撞检测结果。

(2)持续沟通与协作:BIM工程师应与其他项目参与者保持良好的沟通,包括建筑师、结构工程师、机电工程师等。

只有共同合作,才能实现有效的冲突解决和设计优化。

(3)灵活调整设计:当出现冲突时,BIM工程师需要提供灵活的解决方案。

这可能涉及重新设计和调整构件的形状、尺寸或位置,以确保最大程度地减少冲突并保持设计的完整性。

数控机床技术中的碰撞检测与避免方法

数控机床技术中的碰撞检测与避免方法

数控机床技术中的碰撞检测与避免方法在数控机床的加工过程中,碰撞是一个非常严重的问题。

一旦发生碰撞,将会导致机床和工件的损坏,甚至可能危及操作人员的安全。

因此,为了保证数控机床的正常加工运行和操作的安全性,了解并掌握碰撞检测与避免方法是非常重要的。

碰撞检测是指在机床加工过程中,通过一系列的手段和探测器,实时监测机床、工具和工件之间是否存在接触或碰撞。

下面将介绍几种常见的碰撞检测方法及其特点。

首先,一种常见的碰撞检测方法是利用机床的位移传感器。

位移传感器能够监测机床各个轴的位置变化,一旦发生碰撞,工具或工件会产生突然的位移。

通过对位移传感器的实时监测,可以及时发现碰撞并停止机床的运行,从而避免进一步的损坏。

其次,还有一种常用的碰撞检测方法是利用电流传感器。

在机床的加工过程中,工具和工件之间的接触会引起电流的异常变化。

通过对电流传感器的监测,可以检测到这种异常变化,进而判断是否发生了碰撞。

一旦发现碰撞,就能及时停止机床的运行,以防止进一步的损坏。

此外,还有一些高级的碰撞检测方法,如声学传感技术和光电传感技术。

声学传感技术通过对机床、工具和工件产生的声波进行监测和分析,可以精确地判断是否发生了碰撞。

光电传感技术则是通过光电开关或激光探测器对机床、工具和工件之间的距离进行测量,一旦距离过近,即可判断为发生了碰撞。

这些高级的碰撞检测方法具有高灵敏度和高精度的特点,能够更加准确地判断是否发生了碰撞。

除了碰撞检测,避免碰撞也是至关重要的。

一种常见的避免碰撞的方法是在加工过程中设置合理的安全保护区域。

通过在机床周围设置光幕、安全门等设备,一旦有物体进入保护区域,机床就会立即停止运行,从而避免了碰撞的发生。

此外,还可以通过软件编程的方式,在加工程序中设置合理的加工路径和避障逻辑,使工具和工件的运动轨迹避开可能发生碰撞的区域。

在实际应用中,除了采用上述的碰撞检测与避免方法,还需要结合机床、工件、工具和加工过程的特点来选择合适的方法。

射频识别(RFID)原理-碰撞检测

射频识别(RFID)原理-碰撞检测
标准帧
第4章 数据校验和防碰撞算法
• ISO/IEC 14443标准中的防碰撞协议
• TYPE A 命令集
• ATQA的结构
• ANTICOLLISION和SELECT命令的格式
第4章 数据校验和防碰撞算法
• ISO/IEC 14443标准中的防碰撞协议
• TYPE A 命令集 • ANTICOLLISION和SELECT命令
• TYPE B的防碰撞协议
• REQB/WUPB命令
• AFI编码
第4章 数据校验和防碰撞算法
• TYPE B的防碰撞协议
• SLOT-MARKER命令
• ATQB应答
• 协议信息域的结构 • b4 = 0时比特率的设置
第4章 数据校验和防碰撞算法
• TYPE B的防碰撞协议
• ATTRIB命令 • ATTRIB命令结构
第4章 数据校验和防碰撞算法
4.3 ISO/IEC 14443标准中的防碰撞协议
4.3.1 TYPE A
• 帧有3种类型:短帧、标准帧和面向比特的防碰撞帧 。 • 命令集
• REQA/WUPA命令 • ATQA应答
• ANTICOLLISION和SELECT命令 • SAK应答 • HALT命令
短帧
• Q值算法
• 在应答器数量较多的情况下 ,该算法可实时自适应地调整帧长 ,提高效率
第4章 数据校验和防碰撞算法
• ALOHA算法 • Q值算法
第4章 数据校验和防碰撞算法
4.2.2 二进制树形搜索方法
• 基于序列号的方法(详见4.3节) • 随机数和时隙方法
• 采用递归的工作方式 ,遇到碰撞就进行分支 ,成为两个子集 。这 些分支越来越小 ,直到最后分支下面只有一个信息包或者为空。

碰撞检测技术

碰撞检测技术
❖ 服装参数化设计中的碰撞检 测属于
碰撞检测存在的问题
❖ 如何在很高的实时交互要求下完成对大量复杂物体的碰撞检测? ❖ 如何降低算法的复杂度? ❖ 如何准确的获取到有意义的接触信息用于处理碰撞检测? ❖ 软体对象间的实时碰撞检测和进一步提高算法效率,仍有待进
影响碰撞检测的要素
❖ 实时性 虚拟环境中通常包含大量物体,加上物体的形状复杂,检测这 些物体间的碰撞情况是一项非常耗时的工作,另外虚拟现实要 求系统能够实现与用户交互,这不仅要求实现实时绘制,而且 要实时地进行碰撞检测,表现出碰撞后的变化。
影响碰撞检测的要素
❖ 精确度 是采用近似检测还是精确检测取决于具体的应用。
碰撞检测的方法
❖ 包围盒层次法 该算法的基本思路是用一个简单的包围盒将复杂的几何形体围 住,当对两个物体碰撞检测时,首先检查两者的包围盒是否相 交,若不相交,则说明两个物体未相交,否则再进一步对两个 物体作检测,因为求 包围盒的交比求物体 的交简单的多,所以 可以快速排除很多不 相交的物体,从而加 速了算法。
碰撞检测技术
—XXXXX
2012.02.26
主要内容
31
碰撞检测的概述
2
影响碰撞检测的要素
3
碰撞检测的方法
4
碰撞检测的实例应用
53
碰撞检测存在的问题
碰撞检测的概述
❖ 在计算机辅助设计与制造(CAD/CAM)、计算几何、机器 人和自动化、工程分析、计算机图形学、虚拟现实等领域都遇 到了有关碰撞检测的问题,甚至成为其中的关键问题。
碰撞检测的方法
❖ 距离跟踪法 该算法通过寻找和跟踪两个多面体之间的最近点来计算它们之 间的距离,显然当距离小于或等于零时,两者就发生了碰撞。
碰撞检测的应用实例

游戏开发中的碰撞检测技术

游戏开发中的碰撞检测技术

游戏开发中的碰撞检测技术近年来,游戏制作技术蓬勃发展,而作为其中不可或缺的一部分,碰撞检测技术在游戏中扮演着至关重要的角色。

在游戏开发中,碰撞检测的作用十分关键,它能够让玩家感受到更加真实的游戏世界,也能让游戏的设计变得更加精细,玩家的游戏体验也更加完善。

首先,了解什么是碰撞检测技术。

碰撞检测是对游戏中物体间碰撞关系的检测,通俗点说就是游戏中两个物体是否相撞,并且判断碰撞的类型和位置等信息,以便在游戏中进行合理的处理。

在游戏中,碰撞检测被广泛应用于很多方面,比如角色之间的碰撞、子弹的碰撞、障碍物的碰撞等,这些运用都离不开碰撞检测。

接下来,我们就来看一下游戏开发中常用的碰撞检测技术。

1. 基于轴对齐包围盒的碰撞检测技术轴对齐包围盒(AABB)指的是一个平行于坐标轴的立方体,它是判断两个物体是否碰撞的关键。

轴对齐包围盒碰撞检测技术的原理就是将两个物体分别用AABB包围盒结构进行描述,在运动时,判断两个包围盒是否相交,如果相交,则说明这两个物体发生了碰撞。

这种碰撞检测技术简单、快速,并且灵活,因此在大多数游戏中都得到了应用。

但是,轴对齐包围盒碰撞技术也存在一些问题,最大的问题就是一个物体会被一个较大的包围盒框住,而导致多余的碰撞检测,降低了效率。

2. 基于分层网格的碰撞检测技术分层网格(Octree)是一种常用的三维空间检索数据结构。

利用这种数据结构,可以将游戏中的空间进行区分,并依次求解各个区域中的物体与其他物体的碰撞关系。

这种技术与AABB碰撞检测技术相似,但是具有更高的效率,尤其是在大型游戏场景中更加突出。

但是,基于分层网格的碰撞检测技术并非完美的技术,它的不足之处就在于分层网格中的每个物体都需要更新,这样会导致一定的时间延迟。

3. 基于距离场的碰撞检测技术距离场碰撞检测技术是一种新兴的碰撞检测技术。

它与上述两种技术不同的地方在于,它不是去寻找两个对象的交集,而是去找出对象的距离场,因而可以获得更加准确的碰撞情况。

汽车安全中碰撞检测技术的使用方法

汽车安全中碰撞检测技术的使用方法

汽车安全中碰撞检测技术的使用方法汽车碰撞检测是汽车安全领域中的一个重要方面,它的主要目的是帮助驾驶员在发生碰撞前更早地察觉到潜在的碰撞危险,以便能够采取相应措施来避免或减轻事故的发生。

在过去几十年里,随着科技的飞速发展,汽车碰撞检测技术已经取得了重大的突破,现在已经成为了绝大多数汽车制造商的标配。

下面将详细介绍汽车安全中碰撞检测技术的使用方法。

碰撞检测技术主要有以下几种类型:1. 雷达系统:雷达系统利用无线电波进行距离测量,它通过向前发射信号,并测量信号从发射到接收所用的时间来计算两个物体之间的距离。

当与其他车辆或障碍物的距离太近时,汽车上的雷达系统会向驾驶员发出警告,提醒他注意避免潜在的碰撞危险。

2. 摄像头系统:摄像头系统主要使用摄像头和图像处理技术来检测潜在的碰撞危险。

摄像头通常安装在车辆的前、后、侧面,并实时捕捉道路上的图像。

图像处理算法会分析摄像头拍摄到的图像,并识别出潜在的碰撞危险,例如其他车辆、行人或障碍物。

一旦发现碰撞风险,系统会立即向驾驶员发出警告。

3. 超声波系统:超声波系统使用超声波传感器来检测车辆周围的物体。

这些传感器以特定频率发射声波,并测量声波返回车辆的时间以确定物体的距离。

超声波系统主要用于低速场景下,例如倒车时检测后方的障碍物。

当车辆靠近障碍物时,超声波系统会通过声音或警报灯提示驾驶员。

以上是常见的汽车安全中使用的碰撞检测技术,使用这些技术可以帮助驾驶员更早地察觉到潜在的碰撞危险,并采取相应的预防措施。

然而,要保证这些技术能够正常工作,驾驶员也需要了解和掌握使用方法。

首先,保持相关系统的良好工作状态非常重要。

定期检查雷达、摄像头和超声波传感器以确保其正常工作是至关重要的。

严格按照制造商的使用手册执行维护和保养程序,及时更换损坏的部件,确保系统可以始终保持准确和敏感的性能。

其次,驾驶员需要了解如何正确解读和响应碰撞警告。

他们应该详细了解汽车所配备的碰撞检测系统的特点和功能,以及不同警告信号的含义。

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二维碰撞检测算法碰撞检测(Collision Detection,CD)也称为干涉检测或者接触检测,用来检测不同对象之间是否发生了碰撞,它是计算机动画、系统仿真、计算机图形学、计算几何、机器人学、CAD\ CAM等研究领域的经典问题。

碰撞物体可以分为两类:面模型和体模型。

面模型是采用边界来表示物体,而体模型则是使用体元表示物体。

面模型又可根据碰撞后物体是否发生形变分为刚体和软体,刚体本身又可根据生成方式的不同分为曲面模型和非曲面模型。

目前对于碰撞的研究多集中于面模型的研究,因为体模型是一种三维描述方式,对它进行碰撞检测代价较高。

而在面模型的研究中,对刚体的研究技术更为成熟。

下面列举几种常用的碰撞检测技术:1:包围盒(bounding box)是由Clark提出的,基本思想是使用简单的几何形体包围虚拟场景中复杂的几何物体,当对两个物体进行碰撞检测时,首先检查两个物体最外层的包围盒是否相交,若不相交,则说明两个物体没有发生碰撞,否则再对两个物体进行检测。

基于这个原理,包围盒适合对远距离物体的碰撞检测,若距离很近,其物体之间的包围盒很容易相交,会产生大量的二次检测,这样就增大了计算量。

包围盒的类型主要有AABB(Aligned Axis Bounding Box)沿坐标轴的包围盒、包围球、OBB(Oriented Bounding Box)方向包围盒和k-DOP(k Discrete Orientation Polytopes)离散方向多面体等。

AABB是包含几何对象且各边平行于坐标轴的最小六面体,两个AABB包围盒相交当且仅当它们三个坐标轴上的投影均重叠,只要存在一个方向上的投影不重叠,那么它们就不相交。

AABB间的相交测试和包围体的更新速度比其他算法效率高,因此使用最广泛,尤其适用于多物体运动的大规模环境和变形体碰撞检测。

OBB包围盒的相交测试基于分离轴的理论的,它的构造关键在于包围盒最佳方向的确定,最佳方向必须保证在该方向上包围盒的尺寸最小。

由于其较好的紧密性,大大提高了算法的效率,但需要较多的存储空间,构造和更新包围体的速度都比较慢,不能有效地处理变形体等情况。

k-DOP使用k/2对的平行平面来包围物体,如果在由k-DOP的边构成的固定方向集合种的某个方向上的投影不重叠,则包围盒必不相交;如果在所有方向上的投影都重叠,则包围盒必相交。

通过调整k的取值,k-DOP可以在简单性、紧密性中达到一定的折衷,从而提高碰撞检测的效率。

包围盒是目前应用最为广泛的碰撞检测方法,包围盒本身的简单性和所包围物体的紧密性是相互矛盾的,简单性越高其紧密性差,反之如此,所以如何解决这个矛盾是包围盒技术的关键。

2.空间剖分法空间剖分法是依据某种规则将场景空间划分成若干小单元,并记录所有单元内的特征,通过查询同一个单元或相邻单元内的特征间的相交情况来判断是否发生碰撞检测。

按照剖分空间的方法可分为均匀剖分和非均匀剖分。

均匀剖分是将场景中的空间均匀的划分为大小一致的单元格,非均匀剖分的方法很多,如BSP 树和Kd树等。

空间剖分法使用于物体之间距离较远的场景,因为如果物体之间的距离很近,需要对单元格进行更深的递归分割,这样需要更多的空间存储单元格,并需要进行更多的单元格相交测试,从而降低了效率。

3. 距离场距离场是一种基本的图形表示模型,表示距离物体表面的最小距离。

距离场是矢量场,距离的正负可表示物体在外部或内部,用距离场表示表面封闭的物体不需要物体的拓扑信息和约束信息,能快速计算碰撞后的穿刺距离和法向量。

距离场的空间划分方法有很多种,标准栅格法、八叉树和BSP树等,[1]中提出了自适应的采样距离场(ADFs),它在距离场含有细节的时候采用较高的采样率,在场变化小的时候,采用较低的采样率,从而避免在细节部分采样数量不够多,导致整体碰撞检测精度下降。

采样策略在建立距离场之前确定,从而控制了精确度,能最有效地利用内存。

距离场进行碰撞检测是逐点进行的,通过把一个物体的顶点逐个与另一个物体的距离场进行检测,确定是否发生碰撞。

当然碰撞还存在边与边之间的相交,在[2]中提出了一种类似划分的方法,他们通过增加测试变形特征的每条边的中心来增加碰撞检测的精确度。

4. 图像空间方法图像空间的碰撞检测方法不需要为物体建立层次包围体树模型,它利用图形硬件将三维物体降为二维图像,对二维图像进行采样并建立相应的深度信息,通过对信息的分析判断是否发生碰撞。

图像空间法不需要预处理,适合动态的变形体,但是它需要降物体光栅化,其精度取决于对物体的离散化程度,不能提供准确的碰撞信息,是用效率换取精度。

但是,图像空间法是一类较新的碰撞检测方法,[3]和[4]提出过利用两个深度缓存分别保存物体的最小和最大深度(对应于物体的最前层和最后层),通过判断第二个物体象素的最大深度值是否介于第一个物体象素的最大最小深度值之间来确定是否碰撞,但只能判断凸体。

[5]提出了利用模板缓存来保存窗口中每个象素上所代表的射线进入物体和离开其他物体的次数,之后读取模板缓存中的值来判断两物体是否相交,进一步改善了图像空间碰撞检测算法的局限性。

[6]将图象空间碰撞检测算法率先用到动态布料仿真中,利用图形硬件的深度缓存和颜色缓存来判别衣服和虚拟人体模型是否发生碰撞,该算法也是只能用于凸体。

[7]提出了能检测任意物体碰撞的方法,为物体计算层次深度图LDI(Layered Depth Image)来标识物体的体积,先用AABB包围盒进行相交测试,对相交的包围盒中的物体构建LDI,再进行相交测试,计算相交体积,这就要求物体必须是封闭的。

LDI是图像空间方法的基本结构,所以对LDI的改进是提高图像空间方法的关键。

[8]中用三中方法改进了LDI,两种是通过图形硬件加速,另一种是通过改进程序,结果显示图形硬件适合几何形态复杂的场景,而以使用程序加速的方法比较灵活,更适合场景较小的情况。

5. 随机碰撞检测方法随机碰撞检测是用效率换取精度的一类碰撞检测方法,注重碰撞后的实时模拟,是碰撞领域的一个热点。

随机碰撞检测可分为Average-case方法和基于随机选择几何元的碰撞检测方法。

Average-case方法是以包围盒相交区内两个物体的特征个数的比作为是否发生碰撞的标准,算法灵活,能控制碰撞检测的精确度。

随机选择几何元的碰撞检测方法是通过在碰撞对象内部随机取样作为初始的潜在的碰撞区域,然后跟踪采样对。

[9]中提出采用k-dop来限制采样点在两物体之间较接近的部分,采用爬山法来逐步逼近局部最小并保留一个哈希表纪录访问过的特征对。

[10]和[11]分别提出利用时空一致性和时间一致性,对随机选择几何元的碰撞检测方法进行改进。

6. 智能算法智能算法是目前一个比较新的领域,是受自然规律的启迪,根据仿生原理,模仿求解问题的算法,这方面的内容很多,如人工神经网络技术、遗传算法、模拟退火算法、模拟退火技术和群集智能技术等。

[12]从求解物体的最短距离的角度判断物体碰撞的可能性,将对最短距离的计算问题变成对约束条件的非线性规划问题,利用遗传算法对其求解,实验证明,该算法计算速度快、计算精度高。

[13]提出利用粒子群算法和随机碰撞检测方法相结合,通过在物体特征域内采样把三维物体空间内碰撞检测问题转换到二维空间解决,增加了算法的适应性,实验证明该算法能有效的处理变形体的碰撞检测问题。

[14]提出用顶点的凸包来表示凸多面体,将物体间距离的问题归结为约束条件的非线性规划问题,利用模拟退火遗传算法对该问题进行求解,结果表明,该算法有较高的计算效率和计算速度。

智能算法在碰撞检测领域的应用目前还不广泛,但它本身在解决优化等问题上的优势,对今后碰撞检测技术的提高具有一定的意义。

由于对于不同的物体,比如刚体和软体,所采用的方法不同,并且对于不同的使用领域对碰撞检测要求的方面不同,比如速度和精确度更侧重哪一方面,等等这些要求,就决定了对碰撞检测算法的筛选和优化。

碰撞检测技术在虚拟现实领域的重要性,决定了对它的研究将是一个漫长的过程,而且将会有更多新的算法融入其中。

参考文献:[1]Frisken S.F.,Perry R.N.,Rockwood P.,Jones T.R.,Adaptively sampled distance fields:A general representation of shape for computer graphics.SIGGRAPH 2000,Computer Graphics Proceedings(2000),249-254.[2]A.Fuhrmann,G.Sobotka,and C.Gross.Distance fields for rapid collision detection in physically based modeling.In Proceedings of GraphiCon,2003,58–65.[3]Shinya and M.Forgue.Interference detection through rasterization.The Journal of Visualization and Computer Animation,1991,132-134.[4]G.Baciu,W.S.-K.Wong,and H.Sun.RECODE:an image–based collision detection algorithm.The Journal of Visualization and Computer Animation,1999,181-192.[5]K.Myszkowski,O.Okunev,and T.Kunii.Fast collision detection between complex solids using rasterizing graphics hardware.The Visual Computer,11(9),1995,497-12. [6]T.Vassilev,B.Spanlang,and Y.Chrysanthou.Fast cloth animation on walking avatars.In Proceedings of Eurographics,2001,137-150.[7]B.Heidelberger,M.Teschner,and M.Gross.Real-time volumetric intersections of deforming objects.In Proceedings of Vision,Modeling,Visualization,2003,461–468.[8]Stefan Kimmerle,collision detection and post-processing for physical cloth simulation,Dissertation,Tübingen,2005,28-31.[9]S.Kimmerle,M.Nesme,and F.Faure.,Hierarchy accelerated stochastic collision detection.In Proceedings of Vision,Modeling,Visualization,2004,307–314.[10]LIN.M.C,CANNY J.F.Efficient Collision Detection for Animation[C],Proc.3rd Eurographics Workshop on Animation and Simulation,Cambridge,1992.[11]Laks Raghupathi,Laurent Grisoni,Francois Faure,et a1.An intestine surgery simulator:Real—time collision processing and visualization[J],IEEE Transaction on Visualization and Computer Graphics,2004,708-718[12]金汉均,李朝晖,张晓亮等,基于遗传算法的凸多面体间碰撞检测算法研究[J],华中师范大学学报,2006.3,40卷1期,25-28[13]李文辉,王天柱,王炜等,基于粒子群面向可变形物体的随机碰撞检测算法[J],系统仿真学报,2006.8,18卷8期,2206-2209[14]夏云飞,赵伟,基于模拟退火遗传算法的凸多面体间碰撞检测算法研究[J],长春工业大学学报:自然科学版,2008, 29卷1期,82-86。

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