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基于Snake模型的碰撞检测算法研究


□ 李艳波 印桂生 张 菁

  (哈尔滨工程大学 计算机科学与技术学院, 哈尔滨 150001)
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  摘 要:针对现有的碰撞检测算法难以解决物体形变的问题,提出了一种面向可变形物体的碰撞检测方法。该算法在AABB碰撞检测方法的基础上将Snake模型的能量函数引入到包围盒的更新过程中。实验证明该算法不仅适用于刚体间的碰撞检测,还适用于非刚体对象,计算简单、速度快且精确度高。
  关键词:虚拟现实; 碰撞检测; 包围盒; Snake模型
  中图分类号:TP391 文献标志码:A
   文章编号:10013695(2009)03085503
  
  Research on collision detection methods based on Snake
  
  LI Yanbo, YIN Guisheng, ZHANG Jing
  
  (College of Computer Science & Technology, Harbin Engineering University, Harbin 150001, China)
  
  Abstract:This paper proposed a new method according to many methods were difficult to solve the problems of deformable models. The energy function of Snake applied to update the bounding volume based on AABB in this method. The experimental results show that it apply to both rigid and nonrigid models, computation simplicity, speed and accuracy.
  Key words:virtual reality; collision detection; bounding volume; Snake
  
  0 引言
  碰撞检测在计算机图形学、仿真、动画及虚拟现实等应用领域中都是亟待解决的问题之一。目前,虚拟环境中的三维物体模型越来越复杂,场景越来越大,而实时性的要求越来越高,这使得碰撞检测过程必须尽可能地快速完成。
  通常,碰撞检测方法通过事先计算出的每个物体的几何信息来进行实时的碰撞检测。碰撞检测算法主要可以分为三大类,即包围盒层次法[1]、距离跟踪法和空间剖分法[2]。其中,包围盒层次法是用体积大而几何特性简单的包围盒来近似地描述复杂的几何对象,在进行碰撞检测时首先进行包围盒之间的相交测试,如果包围盒相交,再进行几何对象之间精确的碰撞检测。目前比较常见的包围盒有沿坐标轴的包围盒[3](axis_ aligned bounding boxes,AABB)、包围球[4]、方向包围盒[5](oriented bounding boxes,OBB)、固定方向凸包的包围盒[6](fixed direction convex hull,FDH)、离散方向多面体KDOP[7]等。距离跟踪方法的实质就是判断两个模型中距离最近的两点,然后计算它们之间的距离。常用的跟踪算法有LinCanny算法和基于层次数据结构的层次算法。空间分解法是将整个虚拟空间划分成相等体积的小单元格,只对占据了同一单元格或相邻单元格的几何对象进行相交测试,如octrees、kd trees、BSPtrees等。 ......
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