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基于包围盒和二叉树的游戏虚拟场景碰撞检测方法

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成都工业学院学报 2024年第3期27卷 45-49页

作者：王庆茂安徽绿海商务职业学院科学与艺术学院合肥230601

常规游戏虚拟场景碰撞检测方法由于缺乏对包围盒的简化处理,导致碰撞检测效率较低。对此,提出基于包围盒和二叉树的游戏虚拟场景碰撞检测方法。首先,通过对协方差矩阵进行求解,对包围盒的方向进行判定,在此基础上根据原始虚拟物体的几... 详细信息

常规游戏虚拟场景碰撞检测方法由于缺乏对包围盒的简化处理,导致碰撞检测效率较低。对此,提出基于包围盒和二叉树的游戏虚拟场景碰撞检测方法。首先,通过对协方差矩阵进行求解,对包围盒的方向进行判定,在此基础上根据原始虚拟物体的几何边缘构建出轴向包围盒。并采用二叉树原理,对轴向包围盒存储结构进行简化,从而减少待测节点的数量。最后通过计算随机包围盒的中心点距离,对包围盒的相交情况进行判定,从而实现碰撞检测。测试结果表明,采用提出的方法对游戏虚拟场景中的物体进行碰撞检测时,该算法的平均碰撞检测时间始终低于0.8 ms,具有较高的检测效率。

关键词：包围盒二叉树虚拟场景三维物体碰撞检测

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基于混合层次包围盒的快速碰撞检测算法

计算机仿真 2023年第9期40卷 454-457页

作者：林菲邹玲张聪杭州电子科技大学计算机学院浙江杭州310000

针对复杂虚拟场景,提出一种基于混合层次包围盒的快速碰撞检测算法。考虑到包围盒构造的低效性问题,提取物体凸体来近似代替物体模型,减少了参与包围盒计算的顶点数量,可以在保持包围盒紧密性的同时,降低包围盒构造时间。设计了一种新的... 详细信息

针对复杂虚拟场景,提出一种基于混合层次包围盒的快速碰撞检测算法。考虑到包围盒构造的低效性问题,提取物体凸体来近似代替物体模型,减少了参与包围盒计算的顶点数量,可以在保持包围盒紧密性的同时,降低包围盒构造时间。设计了一种新的Sphere-AABB-OBB混合层次包围盒结构,可先利用外层Sphere包围盒和AABB包围盒快速排除不相交的模型,再对内层OBB包围盒进行相交检测,从而提高相交检测效率。实验表明,在复杂虚拟场景下,上述算法显著减少了包围盒构造时间和包围盒相交检测时间,有效提高了虚拟场景碰撞检测的效率。

关键词：碰撞检测混合包围盒

X3D环境下混合式自适应包围盒生成算法研究

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实验技术与管理 2023年第12期40卷 131-136页

作者：朱晓林刘晓敏洪玫黄新成杨传耀福州大学机械工程及自动化学院福建福州350108 福建省制造业数字化设计工程研究中心福建福州350108 北京大学软件与微电子学院北京102600 厦门卡伦特科技有限公司福建厦门361024

包围盒构建是虚拟装配中降低碰撞检测复杂性的一种有效方法。针对X3D环境中Box组件默认创建轴对齐包围盒(axis aligned bounding box,AABB)的不足,研究了该环境下方向包围盒(oriented bounding box,OBB)的创建方法。通过计算欧拉角,结合... 详细信息

包围盒构建是虚拟装配中降低碰撞检测复杂性的一种有效方法。针对X3D环境中Box组件默认创建轴对齐包围盒(axis aligned bounding box,AABB)的不足,研究了该环境下方向包围盒(oriented bounding box,OBB)的创建方法。通过计算欧拉角,结合Transform组件,实现该环境下OBB包围盒的构建。为了提高X3D环境中包围盒的构建效率,提出一种基于AABB与OBB混合式自适应包围盒生成算法,增加了对物体倾斜程度的判断,使其能够根据三维模型几何特征,自适应选择AABB方法或OBB方法构造包围盒。研究结果表明,当夹角阈值设定为15°时,该算法使整个茶壶包围盒生成总时间比纯OBB方法减少5.61%,总体积比纯AABB方法减少1.53%。该算法同时结合了AABB包围盒生成速度快和OBB包围盒紧密性好的特点,是一种有效的包围盒构建算法。

关键词： X3D 混合式自适应包围盒

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碰撞检测中的固定方向凸包包围盒的研究

软件学报 2001年第7期12卷 1056-1063页

作者：魏迎梅王涌吴泉源石教英国防科学技术大学并行与分布处理国家重点实验室湖南长沙410073 浙江大学CAD&CG国家重点实验室浙江杭州310027

碰撞检测在计算机图形学、CAD、仿真、虚拟现实等领域都有重要的研究意义 .包围盒层次是解决碰撞检测问题固有的时间复杂性的一个有效途径 .论述了用固定方向凸包 (fixeddirectionshulls,简称FDH)作为包围盒进行碰撞检测的方法 ,证明了... 详细信息

碰撞检测在计算机图形学、CAD、仿真、虚拟现实等领域都有重要的研究意义 .包围盒层次是解决碰撞检测问题固有的时间复杂性的一个有效途径 .论述了用固定方向凸包 (fixeddirectionshulls,简称FDH)作为包围盒进行碰撞检测的方法 ,证明了固定方向凸包适用于复杂环境中的精确碰撞检测 ,包括软体对象环境中的碰撞检测 ,并通过实验数据与其他包围盒进行了性能分析与比较 .

关键词：碰撞检测包围盒包围盒层次固定方向凸包计算机图形学

基于改进包围盒树和GPU的水稻群体叶片间快速碰撞检测

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农业工程学报 2018年第1期34卷 171-177页

作者：张兴邦胡滨汤亮伍艳莲姜海燕南京农业大学信息科技学院南京210095 南京农业大学/国家信息农业工程技术中心南京210095

为了解决水稻群体动态生长模拟过程中叶片间碰撞检测效率较低的技术问题,该文利用水稻叶片抛物线的形态结构特性以及CPU/GPU硬件加速特性,提出了水稻叶片混合层次包围盒树(mixed level tree,MLT)快速构造方法以及基于CPU/GPU的群体叶片... 详细信息

为了解决水稻群体动态生长模拟过程中叶片间碰撞检测效率较低的技术问题,该文利用水稻叶片抛物线的形态结构特性以及CPU/GPU硬件加速特性,提出了水稻叶片混合层次包围盒树(mixed level tree,MLT)快速构造方法以及基于CPU/GPU的群体叶片快速相交检测方法。提出了新的OBB包围盒方向轴计算方式,降低了OBB包围盒构建的复杂度,在此基础上,利用单株叶片之间、群体叶片之间碰撞检测计算关系的依赖性,设计了CPU/GPU加速方案,并使用CUDA在Tesla 40加速卡上实现。对分蘖期大规模水稻群体叶片进行了效率对比试验,结果表明,水稻群体规模从2 000株增长到10 000株的过程中,本文提出的基于MLT的碰撞检测方法耗时是传统的AABB方法耗时的50%,是OBB方法耗时的30%,有效地提升了叶片之间的碰撞检测速度;同时,基于CPU的碰撞检测方法耗时呈线性增长,而利用CPU/GPU并行加速耗时相较于在CPU上的运行时间节省了98%,大幅度提升碰撞检测效率。该研究可为虚拟作物可视化仿真提供参考。

关键词：作物算法模型虚拟水稻叶片群体碰撞检测包围盒 CPU/GPU

基于特征包围盒模型的装配诱导信息自适应显示方法

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计算机辅助设计与图形学学报 2014年第6期26卷 1025-1032页

作者：陈成军洪军杨国庆青岛理工大学机械工程学院青岛266033 西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室西安710054

为在屏幕上合适的位置、以合适的视角显示三维装配诱导信息,提高诱导信息的信息量和立体感,提出一种基于零部件CAD特征包围盒模型的装配诱导信息自适应显示方法,包括屏幕显示区域自适应选择算法和最优视点选择算法.在屏幕显示区域自适... 详细信息

为在屏幕上合适的位置、以合适的视角显示三维装配诱导信息,提高诱导信息的信息量和立体感,提出一种基于零部件CAD特征包围盒模型的装配诱导信息自适应显示方法,包括屏幕显示区域自适应选择算法和最优视点选择算法.在屏幕显示区域自适应选择算法中,首先将屏幕区域划分成栅格,然后计算CAD特征包围盒顶点的屏幕坐标,并判断各屏幕栅格是否被包围盒占用,最终将屏幕上未被包围盒占用的最大连通区域作为屏幕非焦点区域,用于显示诱导信息.在最优视点选择算法中,利用CAD特征包围盒模型提出了一种综合考虑视图投影面积和立体特性的视点信息度量算子.实验结果表明,文中方法能够实现三维装配诱导场景屏幕显示区域及视点的在线选择,具有一定的智能性和通用性.

关键词：装配诱导自适应显示包围盒最优视点

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基于包围盒的碰撞检测算法综述

系统仿真学报 2006年第4期18卷 1058-1061,1064页

作者：马登武叶文李瑛海军航空工程学院兵器科学与技术系烟台264001

对基于包围盒的碰撞检测算法中的轴向包围盒法、方向包围盒法、离散方向多面体法、时空包围盒法的检测原理和检测效率进行了详细地分析比较。分析结果表明:包围盒的简单性和它包裹对象的紧密性是一对矛盾,包围盒越简单其包裹紧密性越差... 详细信息

对基于包围盒的碰撞检测算法中的轴向包围盒法、方向包围盒法、离散方向多面体法、时空包围盒法的检测原理和检测效率进行了详细地分析比较。分析结果表明:包围盒的简单性和它包裹对象的紧密性是一对矛盾,包围盒越简单其包裹紧密性越差,如何更好地兼顾简单性和紧密性成为包围盒法的关键;离散方向多面体是介于轴向包围盒和凸包之间的包围盒,只要合理地选取平行平面对的个数和方向,就可以在碰撞检测的简单性和包裹物体的紧密性之间灵活取舍。研究结论对于虚拟场景的动态建模具有一定的指导意义。

关键词：虚拟现实碰撞检测算法包围盒

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平面线段相交问题的渐缩规整包围盒过滤规则

计算机辅助设计与图形学学报 2008年第10期20卷 1345-1352页

作者：肖子枫韩冀中贺劲韩承德中国科学院计算技术研究所系统结构部

平面线段相交是计算几何的基本问题之一,通常采用基于包围盒过滤规则的平面扫描方法求解.但这些过滤规则没有利用算法执行过程中线段有效部分逐渐缩短的性质,导致候选集和冗余计算增加.通过量化包围盒的主对角线斜率,并使量化后的包围... 详细信息

平面线段相交是计算几何的基本问题之一,通常采用基于包围盒过滤规则的平面扫描方法求解.但这些过滤规则没有利用算法执行过程中线段有效部分逐渐缩短的性质,导致候选集和冗余计算增加.通过量化包围盒的主对角线斜率,并使量化后的包围盒逐渐缩小,提出更加严格的渐缩规整包围盒过滤规则.实验数据表明,相比于包围盒过滤规则,文中提出过滤规则的候选集和计算量平均分别减少16%和14%.

关键词：线段相交平面扫描包围盒渐缩规整包围盒过滤规则

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基于包围盒十字相交的装配干涉检测方法

计算机集成制造系统 2015年第7期21卷 1725-1733页

作者：张闻雷王健熙罗小川曲蓉霞东北大学机械工程与自动化学院辽宁沈阳110819 中国人民解放军驻沈阳黎明航空发动机公司军事代表室辽宁沈阳110043 东北大学流程工业综合自动化国家重点实验室辽宁沈阳110819

鉴于现有装配干涉检测方法仅限于利用包围盒排除不干涉的对象,提出轴向包围盒和方向包围盒的十字相交判断方法,使得基于包围盒即可检测出零件在平移过程中产生的硬干涉关系,从而有效缩短检测时间。利用基于扩展结构的层次包围盒逐渐逼... 详细信息

鉴于现有装配干涉检测方法仅限于利用包围盒排除不干涉的对象,提出轴向包围盒和方向包围盒的十字相交判断方法,使得基于包围盒即可检测出零件在平移过程中产生的硬干涉关系,从而有效缩短检测时间。利用基于扩展结构的层次包围盒逐渐逼近且紧密包覆几何模型、排除不可能干涉的零件并进行包围盒十字相交判断,可大幅度减少干涉检测的运算量并提高算法效率。基于包围盒十字相交判断与层次包围盒,提出面向零件平移的装配干涉检测算法和流程。在AeroAssem装配设计系统中实现了该方法,通过在装配干涉矩阵生成中的实例验证分析,说明所提方法是有效的和精确的,可广泛应用于装配规划与仿真等设计任务中。

关键词：干涉检测包围盒十字相交判断法装配规划装配仿真