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一种针对非均匀有理B样条曲面的碰撞检测算法刘晓东 姚 兰 陶海霞 刘海龙


  摘要:提出了一种针对非均匀有理B样条(NuRBS)曲面的碰撞检测算法,它将节点反插技术引入到NURBS曲面细分中,通过控制点间距离测试进行精确碰撞检测,该算法首先插入几何意义较为清楚的控制顶点,反算出要插入的节点,再采用节点插入技术将曲面细分,然后为逐步细分的曲面控制点建立固定方向凸包(FDH)包围盒,以尽早排除不可能碰撞的情况,在到达一定细分层次后,进行曲面之间的距离测试,若距离小于某一阈值,则认为发生碰撞,通过虚拟环境中蝴蝶与玉米叶的碰撞实验表明,所提算法可以应用于由NURBS曲面表示的物体碰撞检测,在细分层次为5,阈值为0.0006时,可以使本例碰撞检测具有良好的精确性和实时性。

  关键词:碰撞检测;非均匀有理B样条曲面;曲面细分;固定方向凸包

  中图分类号:TP391 文献标识码:A 文章编号:0253-987X(2007)04-0389-04

  碰撞检测是虚拟现实领域的重要研究课题之

  一、人们要真实地模拟现实世界中物体的运动,对场景中的物体进行精确、实时碰撞检测是十分重要的.在虚拟现实系统中,非均匀有理B样条(NURBS)方法在形状定义方面功能强、潜力大[1],1991年国际标准组织(ISO)颁布的工业产品几何定义的STEP标准,就把NURBS作为唯一定义自由型曲线、曲面的数学方法,尽管国内外的许多专家和学者已在碰撞检测方面开展了不少有价值的研究工作,但大都针对凸多面体,而对自由曲面之间的碰撞检测问题缺乏有效的解决方法,针对这一问题,Page等人提出了一种NURBS曲面碰撞检测算法[2],并采用曲面细分和OBB(Oriented Bounding Boxes)包围盒技术,从一定程度上解决了NURBS曲面碰撞检测问题,但这种方法存在一些不足,如算法在曲面细分时难以确定分裂位置,碰撞检测的判断不够精确等,为此,本文提出一种新的针对NURBS曲面的碰撞检测算法,它弥补了Page算法的不足,并可在NURBS曲面之间进行精确的实时碰撞检测。

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