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碰撞检测是虚拟现实等领域中一个非常关键的问题,其基本任务是确定两个或多个物体彼此之间是否发生接触或穿透。针对碰撞检测目前已经有了大量有价值的研究成果,但随着诸如虚拟现实等领域的发展以及人们对虚拟环境场景真实性、交互实时性要求的不断提高,碰撞检测技术所面临的问题也日益突出,成为亟需解决的重要问题。
在了解和分析已有的各类碰撞检测算法的基础上,针对碰撞检测技术目前存在的问题,本文做了进一步的研究,主要内容如下:
(1)虚拟环境中的各种几何模型都是由三角形面片以及四面体等基本几何元素构成,在对几何模型进行碰撞检测时,最终会涉及到基本几何元素间的相交测试。本文在二维投影方法的基础上给出了一种快速的基本几何元素间的相交测试方法。
(2)在层次包围盒算法的基础上,本文通过改变虚拟对象的内部数据结构,综合利用空间分解法和时空相关性提出了一种优化算法。该算法利用较少的存储空间来换取算法的实时性,并且可以用于多个物体同时发生碰撞的情况。除此之外,阈值的设定能让算法在合适的环境下使用时空相关性来加快碰撞检测的速度。实验结果表明,该方法能在一定程度上提高碰撞检测的效率。
(3)从利用多处理机并行计算能力的角度出发,通过分析选择并行计算的并行粒度,本文提出了一种并行的快速碰撞检测算法。该算法能在多处理机上运行,并可以达到较好的效果。