三维网格模型的快速碰撞检测及相交体计算

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随着三维网格模型技术的快速发展以及三维模型在计算机图形学、动画多媒体、虚拟动态模拟、CAD/CAM、机械以及空间布局等领域中的广泛应用,碰撞检测逐渐成为获取三维模型物理特征的主要方法之一,碰撞检测在逆向工程、动画、工程领域的应用也越来越广泛。从网格特征提取的角度看,碰撞检测是三维模型特征提取中最初的、最基本的测试过程。然而网格特征应用多样化后所带来的各种特征提取要求,给三维网格模型碰撞计算和及特征提取都带来了问题。 本文从网格模型特征提取的角度进行了研究,提出了几种比较有用的特征提取方法。同时在网格特征提取的基础上,又进一步提出了网格特征构造的方法,从而实现了网格模型碰撞时,既能进行特征提取,又能进行特征构造。这样在实际应用中,我们不仅可以通过网格特征得到网格彼此物理特性,或者继而进行相应的碰撞响应;而且可以在适当的时候构造一些需要的网格特征或网格模型。 本文通过层次树包围盒进行网格模型试探碰撞检测,然后再通过空间三角形位置特征计算判断网格体彼此的接触情况。根据层次树包围盒检测的思想,网格模型首先被OBB包围盒包住,然后逐层以间隔重叠测试方法进行判断,得到相交的包围盒;接下来对相交包围盒中的三角形进行彼此位置关系计算,产生可交三角形对和相应的三角形交线。为了解决复杂的三维网格模型碰撞过程中出现的计算问题,运用了一些优化过程 网格模型碰撞后的网格体重构,基于网格模型的特征提取。针对网格模型特征提取的特点,利用三角形对的序列关系和位置关系,实现了从三角形交线到网格相交线或相交环的构造。根据层次树包围盒的碰撞检测思想,重新提出一种可以测试相交和测试包含的包围盒包含判断算法,继而实时地判断出那些三角形处于被其他网格体包含的情况;这样结合最初特征提取出来的网格体相交三角形,可以实现网格轮廓体的重建。 在网格体特征提取和特征重构的基础上,实现了网格特征的其它一些应用,如网格特征检索,网格特征轮廓体体积估算等。
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