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基于改进轴向包围盒的碰撞检测算法

计算机仿真 2011年第4期28卷 234-237页

作者：孙毅刚段晓晔张红颖中国民航大学航空自动化学院天津300300

研究机场应急救援是民航领域的问题。为防止机场地面车辆拥堵,要求在虚拟场景下的应急演练可全方位测试系统。为增强虚拟演练场景中碰撞检测的真实性与精确性,提出了一种基于特征三角形的碰撞检测算法。在基于三角形的模型中,通过在三... 详细信息

研究机场应急救援是民航领域的问题。为防止机场地面车辆拥堵,要求在虚拟场景下的应急演练可全方位测试系统。为增强虚拟演练场景中碰撞检测的真实性与精确性,提出了一种基于特征三角形的碰撞检测算法。在基于三角形的模型中,通过在三角形中添加特征元素(点、边、面)形成特征三角形,利用特征三角形可以有效解决重复查询;通过轴向包围盒结合特征三角形,更好地完成碰撞检测,最后进行精确求交计算,为碰撞响应提供更多的碰撞信息。实验结果表明,算法可以缩短计算时间,提高检测精度,具有实际指导价值。

关键词：虚拟场景碰撞检测特征三角形轴向包围盒

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基于改进轴向包围盒算法的软组织形变仿真

武夷学院学报 2018年第6期37卷 64-68页

作者：陈冬英福建江夏学院电子信息科学学院福建福州350108

为降低轴向包围盒检测法中漏报和误报发生的概率,提高软组织受碰撞时反馈的精确性,本文对轴向包围盒碰撞检测法提出改进。采用三角形面片相交与轴向包围盒检测法相结合,由轴向包围盒碰撞检测法进行内部区域处理,再用三角形面片相交的检... 详细信息

为降低轴向包围盒检测法中漏报和误报发生的概率,提高软组织受碰撞时反馈的精确性,本文对轴向包围盒碰撞检测法提出改进。采用三角形面片相交与轴向包围盒检测法相结合,由轴向包围盒碰撞检测法进行内部区域处理,再用三角形面片相交的检测法实现边缘区域处理。实验结果表明,该方法保证软组织形变仿真实时性的同时提高了碰撞检测的精确性。

关键词：软组织形变轴向包围盒三角形面片精确性

基于ACIS的五轴数控机床加工仿真系统的研究

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基于ACIS的五轴数控机床加工仿真系统的研究

作者：邹玲玲华中科技大学

学位级别：硕士

五轴数控机床运动复杂,运动件较多,各运动件间可能发生碰撞。使用五轴机床加工工件前,首先根据工件的形状生成刀路,之后针对特定机床和数控系统生成数控程序,最后还需在仿真软件上验证加工结果是否与设计模型相符以及是否有碰撞发生。... 详细信息

五轴数控机床运动复杂,运动件较多,各运动件间可能发生碰撞。使用五轴机床加工工件前,首先根据工件的形状生成刀路,之后针对特定机床和数控系统生成数控程序,最后还需在仿真软件上验证加工结果是否与设计模型相符以及是否有碰撞发生。目前使用的加工仿真软件大多为国外商业软件,我国亟需发展自主研发的加工仿真工具,以摆脱制造业对国外的依赖。本文基于ACIS造型引擎实现了一个五轴机床加工仿真系统,能够对用户自定义结构的机床进行运动仿真、切削仿真以及碰撞检测。向本系统输入机床结构,导入模型文件、数控程序文件后,即可在视图窗口中观察机床的加工过程,获取碰撞信息。本文的主要工作有:(1)实现对各种主流机床的运动仿真。建立了描述机床层次结构信息的数据结构,完成对数控程序文件的解析,之后分别用合成运动方式和建立树形层次结构的方式对机床进行运动仿真。(2)用布尔差运算对边界表示法模型进行切削仿真。在理解边界表示法模型拓扑结构的基础上,获取实体的面信息,并给出边界表示法模型进行布尔运算的详细流程。(3)完成机床加工单一刀位点处的静态碰撞检测以及整个加工过程的离散样本碰撞检测。分别从构件层面和面的层面进行无碰撞情况的排除,并通过事件机制来对碰撞作出响应。最后对加工完成的工件模型进行局部过欠切检测,使用分治策略快速计算加工模型中离散点到设计模型的最短距离。

关键词：五轴机床碰撞检测数控程序边界表示法布尔运算轴向包围盒离散样本检测 ACIS/HOOPS

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基于包围盒的三维图像包裹算法研究

基于包围盒的三维图像包裹算法研究

作者：何思维西安工业大学

学位级别：硕士

随着虚拟现实技术的增强,在虚拟空间中建立的三维模型变得越来越精致且逼真,导致模型的数据增多且变得复杂,随之而来的当两个模型发生碰撞时,它们之间的检测算法也变得复杂起来,因此沉浸感强的虚拟场景与性能好的碰撞检测算法之间的关... 详细信息

随着虚拟现实技术的增强,在虚拟空间中建立的三维模型变得越来越精致且逼真,导致模型的数据增多且变得复杂,随之而来的当两个模型发生碰撞时,它们之间的检测算法也变得复杂起来,因此沉浸感强的虚拟场景与性能好的碰撞检测算法之间的关系是密不可分的。碰撞检测在虚拟现实技术中始终是一个待解决的热点问题,它的目的是判断在虚拟空间下的各个模型之间是否存在相交情况,以便及时做出合理的响应。本文以虚拟现实技术在口腔医学教育领域中的应用作为研究背景,在已有的碰撞检测系统框架的基础上,研究了碰撞检测过程中的两个阶段,即粗略相交检测和精确相交检测。结合课题背景为三维图像的包裹算法提出了改进的方案,并通过实验对的改进算法加以验证。本文的主要研究内容为包围盒技术及它们之间的相交检测、混合层次包围盒树、图元相交测试。1)包围盒技术以及它们之间的相交检测。该部分详细阐述了包围球、轴对齐包围盒、方向包围盒、离散多面体包围盒和椭球包围盒原理以及包围盒之间的相交检测算法。本文提出了一种基于希尔排序的相交检测算法,并与传统I-Collide算法进行对比,本文提出的算法比传统算法检测速度平均提高了约16.53%。2)混合层次包围盒树。根据课题背景为刚体之间的碰撞研究,选取合适的包围盒构建层次包围盒树。本文分析了影响层次包围盒树结构的两个因素,即层次树形结构的度数和构建方式以及层次包围盒树的遍历方式。对于单一层次包围盒不能很好的兼顾到紧密性和实时性,故本文提出采用包围球和轴向包围盒的混合结构作为根节点,利用二叉树和自顶向下的构造方式,深度优先遍历节点包围盒比较大的树。3)图元相交测试。在精确相交检测阶段,对BVH树中依然相交的叶子节点包裹的三角面片再进一步判断其相交的情况。本文采用Devillers&Guigue算法,将两个三角面片的顶点转化为一个四阶行列式,通过该行列式的几何意义去判别它们之间是否发生相交。在完成粗略检测和精确检测后进行对比实验,模拟了含有不同点云数量且物体相交状态不同的四种虚拟场景,具有很好地碰撞检测效果,利用不同场景帧率之间的数据比较证明本文系统的实时性。

关键词：虚拟现实碰撞检测轴向包围盒刚体 BVH 空间三角形

一种基于混合包围盒结构的实时碰撞检测的有效方法(英文)

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系统仿真学报 2008年第19期20卷 5099-5104页

作者：朱元峰孟军大连理工大学计算机科学与工程系辽宁大连116024

有向包围盒(OBB)是一中用于复杂结构刚体模型间碰撞检测的有效方法,但是由于其自身的算法复杂性导致在检测距离较远的模型时检测效率不及轴向包围盒(AABB)或球形盒(Sphere)。使用OBB和Sphere的混合包围盒结构的碰撞检测算法,通过使用Sph... 详细信息

有向包围盒(OBB)是一中用于复杂结构刚体模型间碰撞检测的有效方法,但是由于其自身的算法复杂性导致在检测距离较远的模型时检测效率不及轴向包围盒(AABB)或球形盒(Sphere)。使用OBB和Sphere的混合包围盒结构的碰撞检测算法,通过使用Sphere与Sphere或Sphere与OBB包围盒之间的检测方法快速剔除了模型距离较远时相交的可能性,通过使用OBB与OBB的检测方法精确检测距离较近的模型之间的相交状态。通过与经典算法OBB的比较试验及其他实验证明对于具有复杂结构的刚体,基于混合层次包围盒结构的算法是一种有效的并且精确的实时碰撞检测算法。

关键词：碰撞检测有向包围盒轴向包围盒混合包围盒结构

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基于最小生成树的R^＊-树结点分裂算法

西安交通大学学报 2011年第5期45卷 127-130页

作者：孙殿柱孙永伟康新才史阳山东理工大学机械工程学院山东淄博255049

针对R*-树应用到逆向工程领域时遇到的适用性差等问题,提出了一种新的R*-树结点分裂算法.该算法将R*-树索引结点表示为轴向包围盒,依据轴向包围盒外接球间的重叠度计算结点相似度,并将其作为权值构建结点无向连通图,用来求解结点无向连... 详细信息

针对R*-树应用到逆向工程领域时遇到的适用性差等问题,提出了一种新的R*-树结点分裂算法.该算法将R*-树索引结点表示为轴向包围盒,依据轴向包围盒外接球间的重叠度计算结点相似度,并将其作为权值构建结点无向连通图,用来求解结点无向连通图的最小生成树.沿最大权值边将最小生成树分裂为2棵子树,并基于结点外接球体积对R*-树结构进行优化,从而实现了R*-树结点分裂.实例表明,R*-树结点分裂算法可处理各种复杂数据的结点分裂问题,能够有效地提高R*-树的构建效率及空间数据的查询效率.

关键词：逆向工程 R*-树轴向包围盒结点相似度最小生成树

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维修仿真中的混合碰撞检测算法

计算机工程 2011年第22期37卷 243-245页

作者：贾π 黄涛吴晶古军峰海军士官学校信息技术系安徽蚌埠233012

针对维修仿真中物体之间存在的穿越问题,提出一种混合碰撞检测处理算法。该算法结合轴向包围盒的快速性及几何约束的精确性,采用轴向包围盒改善虚拟人与虚拟物体之间的碰撞效果,运用几何约束算法解决虚拟人所携带零件与其他零件之间的... 详细信息

针对维修仿真中物体之间存在的穿越问题,提出一种混合碰撞检测处理算法。该算法结合轴向包围盒的快速性及几何约束的精确性,采用轴向包围盒改善虚拟人与虚拟物体之间的碰撞效果,运用几何约束算法解决虚拟人所携带零件与其他零件之间的穿越问题。实验结果表明,该算法的实时碰撞检测效果较优。

关键词：轴向包围盒几何约束碰撞检测虚拟维修拆卸

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基于元胞自动机的肿瘤生长形态动态模拟

计算机应用 2009年第7期29卷 1906-1909页

作者：甘建红彭强戴培东张天宇王正敏西南交通大学信息科学与技术学院成都610031 复旦大学附属眼耳鼻喉科医院上海200031

为了模拟肿瘤生长和附近组织发生机械作用过程以及自身所发生形变,研究了肿瘤生长过程形态的连续性,穿透深度的计算以及肿瘤的真实感绘制。用元胞自动机模拟肿瘤动态生长过程,并在模型每次发生形变后对元胞状态进行更新,以增强肿瘤生长... 详细信息

为了模拟肿瘤生长和附近组织发生机械作用过程以及自身所发生形变,研究了肿瘤生长过程形态的连续性,穿透深度的计算以及肿瘤的真实感绘制。用元胞自动机模拟肿瘤动态生长过程,并在模型每次发生形变后对元胞状态进行更新,以增强肿瘤生长形态的连续性;模型顶点穿透深度的准确性直接影响力学模型计算形变结果的合理性、准确性,采用基于隐式曲面的方法计算穿透深度的大小和方向;为了增强肿瘤模型的真实感,采用隐式曲面的方法渲染每个生长时刻的肿瘤形态。实验结果表明:该方法能得到形态较连续的生长过程;改进后的穿透深度计算方法能得到一致性较好的深度矢量;基于模型表面点集隐式曲面绘制的肿瘤模型具有平滑表面,有较好的仿真效果。

关键词：元胞自动机隐式曲面八叉树肿瘤模型轴向包围盒

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三维物体的准最小包围盒快速求解方法

组合机床与自动化加工技术 2017年第7期 51-54页

作者：尹逊刚孙殿柱李延瑞徐昭山东理工大学机械工程学院山东淄博255049 西安交通大学机械工程学院西安711049

针对现有求解精确三维物体最小包围盒算法的时间复杂度过高这一问题,提出一种基于物体表面采样点集的准最小包围盒快速求解方法。该方法首先提出一种增量式聚类简化算法对物体表面采样点集的非特征区域进行大幅简化,并将简化后点集的精... 详细信息

针对现有求解精确三维物体最小包围盒算法的时间复杂度过高这一问题,提出一种基于物体表面采样点集的准最小包围盒快速求解方法。该方法首先提出一种增量式聚类简化算法对物体表面采样点集的非特征区域进行大幅简化,并将简化后点集的精确最小包围盒作为求解原始采样点集准最小包围盒的定位空间,以该空间下的最小轴向包围盒作为原始三维物体的准最小包围盒。试验结果表明,在满足求解精度要求的前提下,该方法与采样点集的精确最小包围盒求解方法相比,其计算效率提高90%左右,与基于遗传算法的求解方法相比,其计算效率最大可提高30%。

关键词：最小包围盒 k均值聚类定位空间轴向包围盒