布料与刚体模型间的空间网格碰撞检测方法

作     者：靳雁霞 乔星宇 张翎 王松松 南科良 王婷 Jin Yanxia;Qiao Xingyu;Zhang Ling;Wang Songsong;Nan Keliang;Wang Ting

作者机构：中北大学计算机科学与技术学院太原030051 

出 版 物：《中国图象图形学报》 (Journal of Image and Graphics)

年 卷 期：2024年第29卷第10期

页      面：3144-3156页

核心收录：

学科分类：081203[工学-计算机应用技术] 08[工学] 0835[工学-软件工程] 0812[工学-计算机科学与技术（可授工学、理学学位）] 

基　　金：山西省自然科学基金项目(202103021224218) 

主　　题：碰撞检测 布料模拟 混合层次包围盒 简化模型 空间网格 

摘      要：目的为了解决柔性体布料与复杂刚体模型的碰撞检测速率低与真实性差的问题,本文提出混合结构的层次包围盒法(bounding volume hierarchies,BVH)和快速构造OBB(oriented bounding box)包围盒法以及对被检测物体构造空间网格法来提高碰撞检测的时效性。方法首先构建适合柔性体布料的混合结构的层次包围盒树,顶层和底层分别使用结构简单的球形包围盒和AABB(aixe align bounding box)包围盒,中间层使用球形—AABB混合结构对碰撞对进行快速高效剔除。其次对复杂刚体模型使用三角形折叠法进行表面简化,用简化模型代替原复杂模型进行包围盒快速构建。最后构建空间网格,进行更精确的碰撞检测以及碰撞响应。结果实验结果表明,在相同场景情况下,本文方法与其他方法相比包围盒构建速度缩短了10%~18%,对复杂刚体模型构建的OBB包围盒紧密程度提升了8%~15%。包围盒剔除率在相同模型情况下比传统方法提升了8%~13%,整体碰撞检测耗时缩短了6%~13%。本文方法在速率和剔除率提升的情况下模拟的真实性也得到了保证。结论本文方法在检测速率和碰撞剔除率上都有所提升,能够在保证模拟真实的情况下缩短整体碰撞检测耗时,更适用于柔性体和刚体之间的碰撞检测。