虚拟装配系统中一种快速碰撞检测方法.docx

PAGE 1 PAGE 1 虚拟装配系统中一种快速碰撞检测方法  在虚拟装配系统中，碰撞检测用于判定一对或多对物体在给定时间域内的同一时刻是否占有相同区域。它是虚拟装配的关键技术之一。本文提出了一种能够快速、精确检测碰撞的交迭轴包围盒碰撞检测算法，该方法OAABBs过滤掉那些不会相交的元素，具有高度的并行性、快捷性，经试验验证，提高了虚拟装配的仿真性能。  在虚拟装配环境中，碰撞检测用于判定一对或多对物体在给定时间域内的同一时刻是否占有相同区域。它是虚拟装配的关键技术之一。在虚拟的环境中零部件的装配必需能够针对碰撞检测的结果照实、快速做出合理的响应，反映真实动态效果。目前，机电系统越来越复杂，由三维几何模型构成的虚拟场景规模越来越大，对虚拟装配实时性和真实性要求越来越高，故快速碰撞检测技术成为研究热点。  碰撞检测方法总体上可分为两类：静态干涉检测算法和动态碰撞检测算法，动态碰撞检测算法又分为离散碰撞检测算法和连续碰撞检测算法。其基本原理是基于图形和基于图像的碰撞检测。这两类算法的主要区分在于是利用物体三维几何特性进行求交计算，还是利用物体二维投影的图像及深度信息来进行相交分析。其中在基于图形的碰撞检测上，研究人员已经做了大量的工作，形成了层次包围盒法和空间分割法等成熟算法。  在三维环境中查找碰撞是特别苛刻的任务。查找碰撞时间占总运行时间的50%。对于复杂机电系统，三维虚拟原型是特别复杂的，含有成千上万的元素。为此，本文提出了一种能够快速、精确检测碰撞的交迭轴包围盒碰撞检测算法。  1表面碰撞检测算法原理  交迭轴包围盒是包围盒碰撞检测方法的扩展和延伸，该方法中将一个三维的模型定义为一种表面的集合，每个表面又被单独描绘成一个三角形的合集，采用每个面的轴对齐包围盒和重叠轴对齐，即交迭轴包围盒的方法，筛选出相交的表面。表面碰撞检测算法的体系结构如图1所示。 图1表面碰撞检测算法体系结构 两个实体A和B，定义MAB为实体B与实体A的交迭处的变换矩阵。  图2中每个实体被定义为AABB，推断两个实体A和B是否相交，假如这对轴对齐包围盒不重叠，则A与B不相交；假如相应的轴对齐包围盒重叠，则A和B是两个碰撞的候选对象。在这种状况下，重叠轴对齐包围盒OAABB(A，B)被确定，如图2所示。 图2二维中OAABB概念 在虚拟装配系统中，碰撞检测用于判定一对或多对物体在给定时间域内的同一时刻是否占有相同区域。它是虚拟装配的关键技术之一。本文提出了一种能够快速、精确检测碰撞的交迭轴包围盒碰撞检测算法，该方法OAABBs过滤掉那些不会相交的元素，具有高度的并行性、快捷性，经试验验证，提高了虚拟装配的仿真性能。  在虚拟装配环境中，碰撞检测用于判定一对或多对物体在给定时间域内的同一时刻是否占有相同区域。它是虚拟装配的关键技术之一。在虚拟的环境中零部件的装配必需能够针对碰撞检测的结果照实、快速做出合理的响应，反映真实动态效果。目前，机电系统越来越复杂，由三维几何模型构成的虚拟场景规模越来越大，对虚拟装配实时性和真实性要求越来越高，故快速碰撞检测技术成为研究热点。  碰撞检测方法总体上可分为两类：静态干涉检测算法和动态碰撞检测算法，动态碰撞检测算法又分为离散碰撞检测算法和连续碰撞检测算法。其基本原理是基于图形和基于图像的碰撞检测。这两类算法的主要区分在于是利用物体三维几何特性进行求交计算，还是利用物体二维投影的图像及深度信息来进行相交分析。其中在基于图形的碰撞检测上，研究人员已经做了大量的工作，形成了层次包围盒法和空间分割法等成熟算法。  在三维环境中查找碰撞是特别苛刻的任务。查找碰撞时间占总运行时间的50%。对于复杂机电系统，三维虚拟原型是特别复杂的，含有成千上万的元素。为此，本文提出了一种能够快速、精确检测碰撞的交迭轴包围盒碰撞检测算法。  1表面碰撞检测算法原理  交迭轴包围盒是包围盒碰撞检测方法的扩展和延伸，该方法中将一个三维的模型定义为一种表面的集合，每个表面又被单独描绘成一个三角形的合集，采用每个面的轴对齐包围盒和重叠轴对齐，即交迭轴包围盒的方法，筛选出相交的表面。表面碰撞检测算法的体系结构如图1所示。 图1表面碰撞检测算法体系结构 两个实体A和B，定义MAB为实体B与实体A的交迭处的变换矩阵。  图2中每个实体被定义为AABB，推断两个实体A和B是否相交，假如这对轴对齐包围盒不重叠，则A与B不相交；假如相应的轴对齐包围盒重叠，则A和B是两个碰撞的候选对象。在这种状况下，重叠轴对齐包围盒OAABB(A，B)被确定，如图2所示。 图2二维中OAABB概念 在虚拟装配系统中