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《河北大学》 2011年
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基于OSG的虚拟现实碰撞检测及GPU并行加速

刘京  
【摘要】:碰撞问题是机器人、动画仿真、虚拟现实、计算几何、CAD/CAM等领域的关键问题之一,而实时性和精确性是衡量一个碰撞检测算法是否优越的重要标准。尽管国内外已经对碰撞检测问题做了许多有意义的工作,但是随着计算机软硬件及网络等技术的日益成熟,尤其是GPU并行计算技术的快速发展,不同规模程度场景下实时而又精确的碰撞检测问题逐步成为当前研究的热点。 针对大规模复杂场景的碰撞检测问题,本文首先从场景渲染入手,在详细了解OSG渲染引擎的场景组织方式、渲染流程之后,利用新一代的三维图形渲染系统的功能特性,搭建一个高效的基于场景图的河北大学新校区校园漫游系统。进而在场景交互方面,通过深入研究基于图像的碰撞检测算法,提出了实时性更好的基于向指定平面投影、模板测试和深度测试的改进型图像空间碰撞检测算法,实现了虚拟校园漫游系统中对漫游角色模型与场景模型之间的快速碰撞检测。同时引入GPU并行计算,调高了碰撞检测的效率。 对于更加注重于碰撞检测精度的虚拟手术仿真系统来说,本文在基于距离的碰撞检测算法基础之上,通过扫描线确定模型间潜在碰撞区域内的刨分顶点、自适应面刨分、构造刨分三角形、判断刨分点到刨分三角形之间的距离实现了骨锯模型和头盖骨模型间的精确碰撞检测。该算法不仅能获得碰撞发生位置,还把碰撞区域局限在几个刨分顶点构成的多个刨分三角形之内,同时还继续引入GPU并行计算技术,优化了整个碰撞检测算法,缩短了计算周期。
【学位授予单位】:河北大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TP391.41

【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 刘春源;立体视频传输系统网络接收和丢包补偿的设计和实现[D];天津大学;2012年
2 付诚;基于GPU的闯红灯车辆视频检测算法研究[D];西华大学;2012年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 魏薇;陈谊;;应用VRML实现虚拟校园漫游系统[J];北京工商大学学报(自然科学版);2006年03期
2 童恒建;三维数字景观中场景图的组织与绘制[J];测绘信息与工程;2005年05期
3 张和杰;覃方君;;基于JAVA的网络虚拟现实交互系统的设计[J];弹箭与制导学报;2006年01期
4 刘晓明;李勤;王晓哲;;基于Virtools的虚拟漫游系统的设计与实现[J];大庆石油学院学报;2006年04期
5 陈利平;王国才;;基于OpenGL的动态多场景的并行渲染的研究[J];福建电脑;2006年09期
6 金国镇,杨家军,吴日善;虚拟现实场景中交互控制的研究[J];湖北工学院学报;2004年03期
7 赵秀丽;;基于Windows的OpenGL应用程序的开发技术[J];海军航空工程学院学报;2005年06期
8 刘小兵,卜淮原,郑恩昌;用可视化建模工具实现网络虚拟现实场景[J];后勤工程学院学报;2004年04期
9 王天柱;李文辉;王祎;崔虎;冯广慧;;基于组件的虚拟手建模及碰撞检测[J];吉林大学学报(理学版);2006年04期
10 刘健鑫;崔汉国;张晶;吴昇;;包围盒碰撞检测算法的优化[J];计算机工程与应用;2008年18期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 王天柱;变形物体碰撞检测技术研究[D];吉林大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前5条
1 刘华伟;用JAVA 3D实现交互式三维场景生成技术的研究[D];沈阳工业大学;2003年
2 张翔;面向复杂场景的虚拟现实关键技术研究[D];电子科技大学;2004年
3 杨波;基于OGRE图形渲染引擎的视景仿真技术的研究与实现[D];电子科技大学;2006年
4 侯锦蓉;面向虚拟手术的碰撞检测算法研究[D];中南大学;2010年
5 黄雷;虚拟手术训练系统中手术场景的模拟及系统集成[D];上海交通大学;2010年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 李准;赵晓春;韩一楠;王媛;;Virtools技术在园林设计方面的应用研究[J];安徽农业科学;2008年08期
2 王永波;王燕;陈文捷;;使用VIRTOOLS实现虚拟标志肌学习软件的动画交互[J];安徽农业科学;2010年19期
3 李慧翔;陈志刚;郑义;李鑫;李男;;基于VRML的火箭炮虚拟结构漫游技术[J];兵工自动化;2010年01期
4 任静;谢广明;;机器鱼2D仿真平台碰撞检测算法[J];兵工自动化;2011年12期
5 张雪鹏;陈国华;戴莺莺;张爱军;何雪涛;;基于3D的虚拟运动仿真平台设计及Virtools功能实现[J];北京化工大学学报(自然科学版);2009年04期
6 孙悦;鲍泓;马楠;;中国古建筑虚拟现实系统的数据采集和处理[J];北京联合大学学报(自然科学版);2008年03期
7 黄松柏;;一种改进的动态OBB层次结构碰撞算法[J];北京石油化工学院学报;2011年01期
8 王永坚;黄臻臻;杨国豪;;Web3D船舶电站在线考核评估系统的研制[J];船舶工程;2009年04期
9 李惠;卢奕南;齐阿荣;;基于VRML的大规模虚拟场景的实时载入方法[J];吉林大学学报(信息科学版);2010年01期
10 李蕴奇;;基于可变形物体的碰撞检测算法[J];吉林大学学报(信息科学版);2012年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 许伟平;朱庆;张叶廷;;基于胶囊体的三维城市模型实时碰撞检测算法[A];中国测绘学会九届四次理事会暨2008年学术年会论文集[C];2008年
2 张安真;孙长嵩;徐俊杰;;一种基于图像的凸多面体碰撞检测算法研究[A];2006北京地区高校研究生学术交流会——通信与信息技术会议论文集(下)[C];2006年
3 齐敏;郝重阳;佟明安;高晓滨;张先勇;淮永建;;碰撞检测理论与技术分析[A];中国体视学学会图像分析专业、中国体视学学会仿真与虚拟现实专业、中国航空学会信号与信息处理专业第一届联合学术会议论文集[C];2000年
4 蒋成环;黄健熙;;基于Virtools三维网络GIS的系统构架与实现[A];贵州省岩石力学与工程学会2008年学术年会论文集[C];2008年
5 李琰琰;王卫红;;虚拟现实技术在城市热灾害指挥系统中的应用[A];第一届建立和谐人机环境联合学术会议(HHME2005)论文集[C];2005年
6 张晨虓;王晓璐;刘虎;武哲;;空管监视系统多维信息综合显示平台原型开发[A];2010年航空器适航与空中交通管理学术年会论文集[C];2010年
7 王进;江加和;;基于Vega的虚拟场景漫游系统的研究[A];系统仿真技术及其应用(第7卷)——'2005系统仿真技术及其应用学术交流会论文选编[C];2005年
8 任伟建;黄晶;王琼;陶琳;;Virtools与数据库整合技术的研究与实现[A];2009中国仪器仪表与测控技术大会论文集[C];2009年
9 郭凯;李延坤;李建春;贺远毅;;基于Vega的城市巷战战场仿真视景设计与实现[A];全国第19届计算机技术与应用(CACIS)学术会议论文集(上册)[C];2008年
10 刘洪利;王琳琳;石海鹏;邱峰;;虚拟旅游教学系统的关键技术研究(英文)[A];全国第20届计算机技术与应用学术会议(CACIS·2009)暨全国第1届安全关键技术与应用学术会议论文集(下册)[C];2009年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 肖毅;体育赛事背景广告曝光参数虚拟预测研究[D];上海体育学院;2010年
2 常艳艳;水下运载器对接装置虚拟仿真系统关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 余枫;海上搜救模拟器中近海溢油的实时仿真与可视化研究[D];大连海事大学;2010年
4 胡平平;多屏同步三维显示技术的研究和实现[D];中国电力科学研究院;2010年
5 徐少平;虚拟手术仿真中软组织实时形变模型的研究[D];南昌大学;2010年
6 韩静华;森林公园虚拟漫游装置关键技术研究[D];北京林业大学;2011年
7 郁松;3D虚拟现实内镜手术仿真关键技术研究[D];中南大学;2011年
8 王肃;基于多Agent的突发事件信息智能监测系统研究[D];北京邮电大学;2011年
9 张丹;航天产品虚拟装配工艺设计技术及其应用基础研究[D];南京航空航天大学;2010年
10 熊玉梅;虚拟环境中物体碰撞检测技术的研究[D];上海大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 梁焕;基于Multigen Vega的舰载机降落视景仿真[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 苏柏华;大型结构物吊装的虚拟现实系统[D];大连理工大学;2010年
3 郝彩虹;虚拟漫游系统场景管理与路径规划的研究[D];大连理工大学;2010年
4 赵元杰;增强现实技术中基于碰撞检测的交互性研究[D];大连理工大学;2010年
5 籍成章;潍坊科技学院虚拟校园的设计与实现[D];中国海洋大学;2010年
6 赵筱斌;数字虚拟校园漫游项目设计与开发[D];华东师范大学;2010年
7 刘莉;虚拟水电站气系统的研究与应用[D];河北工程大学;2010年
8 邢一思;虚拟手术仿真系统中碰撞检测的研究[D];南昌大学;2010年
9 王馨;基于VRML的虚拟带传动实验机的研究[D];武汉工程大学;2010年
10 李颖颖;基于MultiGen Creator/Vega的虚拟校园设计研究[D];昆明理工大学;2009年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 邵丹,韩家伟;YUV与RGB之间的转换[J];长春大学学报;2004年04期
2 陈嘉健;李崇荣;;基于下一代互联网的立体视频传输[J];大连理工大学学报;2005年S1期
3 辛国江;邹北骥;刘相滨;康晶;;运动物体的阴影检测与分割[J];工程图学学报;2007年06期
4 张起贵;杜永峰;张光伟;;视频监控中运动目标检测和阴影消除[J];电子设计工程;2010年08期
5 闫英战;杨勇;;基于风险决策与混合高斯背景模型的前景目标突变快速检测[J];华南师范大学学报(自然科学版);2011年02期
6 刘磊;冯前进;王文辉;陈武凡;;基于GPU的医学图像快速面绘制[J];计算机工程与应用;2007年32期
7 王小平;张丽杰;常佶;;基于单高斯背景模型运动目标检测方法的改进[J];计算机工程与应用;2009年21期
8 李明;赵勋杰;;改进的基于高斯混合模型的运动目标检测算法[J];计算机工程与应用;2011年08期
9 徐以美;郭宝龙;张晋;;基于像素分类的运动目标检测算法[J];计算机工程;2008年23期
10 吴恩华,柳有权;基于图形处理器(GPU)的通用计算[J];计算机辅助设计与图形学学报;2004年05期
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王涛;基于GPU的程序分析与并行化研究[D];解放军信息工程大学;2010年
2 王帅;直流电法三维正演并行算法研究[D];中国地质大学(北京);2011年
3 李夏青;GPU环境下的BLAST算法加速研究[D];吉林大学;2011年
4 肖峰;GPU高性能运算在计算机围棋博弈系统中的应用研究及实验[D];北京邮电大学;2011年
5 吴颀峰;基于GPU的数字图像处理算法研究[D];江西理工大学;2011年
6 朱会强;基于视频跟踪的车辆行为分析技术研究[D];长安大学;2011年
7 王飞;车辆牌照识别算法研究及其在GPU与CPU协同平台上的实现[D];长安大学;2011年
8 叶剑;基于GPU的密码算法实现技术研究[D];解放军信息工程大学;2010年
9 曹妍妍;交通视频中车辆异常行为检测及应用研究[D];苏州大学;2011年
10 董朝;基于可编程图形硬件加速的若干技术研究[D];浙江大学;2005年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 蒋燕萍,夏旺盛,黄心渊;几种Web3D技术的比较[J];北方工业大学学报;2003年01期
2 裘初,费广正,石民勇;可编程图形硬件综述[J];北京广播学院学报(自然科学版);2004年03期
3 陈学文,刘静华,丑武胜,王田苗;快速计算虚拟物体之间精确接触位置的算法[J];北京航空航天大学学报;2005年07期
4 崔希宁,厉玉鸣;用OpenGL开发交互式三维化工场景仿真工具[J];北京化工大学学报(自然科学版);2000年03期
5 刘庆文,杨扬;JAVA语言实现对象关系数据库的方法[J];北京科技大学学报;1999年04期
6 万剑华,潘正风,李清泉;基于VRML的虚拟城市的建立[J];测绘通报;2002年05期
7 徐素宁,韦中亚,杨景春;虚拟现实技术在虚拟旅游中的应用[J];地理学与国土研究;2001年03期
8 梁小红;刘少强;;三维织物动感模拟及碰撞检测方法研究[J];电脑与信息技术;2006年06期
9 刘贤梅,李勤,司国海,陈雪松;虚拟现实技术及其应用[J];大庆石油学院学报;2002年02期
10 赵慧勤;分布式虚拟现实系统概述[J];大同职业技术学院学报;2001年04期
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 魏迎梅;虚拟环境中碰撞检测问题的研究[D];中国人民解放军国防科学技术大学;2000年
2 柳有权;基于物理的计算机动画及其加速技术的研究[D];中国科学院研究生院(软件研究所);2005年
3 曹春红;几何约束求解技术的研究[D];吉林大学;2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 汪晗;基于进化计算的多目标优化与决策方法研究[D];中国人民解放军国防科学技术大学;2002年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 喻家龙;姜太平;汪光阳;;在GPU上基于物体空间的碰撞检测[J];计算机技术与发展;2009年09期
2 李露;陈定方;;基于OSG的粒子系统特效控制的研究[J];湖北工业大学学报;2009年04期
3 周水生,容晓锋,周利华;判断两个凸多面体相交的简单方法[J];宝鸡文理学院学报(自然科学版);2002年01期
4 梁科山,尚建忠,潘存云;协作虚拟原型中机械仿真系统的研究[J];计算机应用;2000年S1期
5 张宗国,罗笑南;柔性织物仿真中碰撞问题的研究[J];计算机应用研究;2004年10期
6 徐晓军,李建华,王孙安;基于OPENGL足球机器人仿真平台数学模型及实现[J];计算机仿真;2004年10期
7 李吉平,刘华明,任秉银;基于空间分层索引模型的数控加工碰撞检测法[J];制造技术与机床;1999年11期
8 任世军,hope.hit.edu.cn,洪炳熔,孟庆鑫;判断两个凸多面体是否相交的一个快速算法[J];软件学报;2000年04期
9 李学庆,孟祥旭,杨承磊,王文平,KelvinChung,SiuMingYiu;一个基于启发式分离向量搜索的凸多面体碰撞检测算法[J];系统仿真学报;2001年S2期
10 万刚,夏青,武志强;虚拟视景仿真中实体行为建模技术的研究[J];测绘学院学报;2002年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 王立权;吴健荣;刘于珑;;蒸汽发生器检修机器人碰撞检测研究[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
2 蔡鹏;赵伟;任大鹏;;行人仿真系统中的碰撞检测与避让[A];工程设计与计算机技术:第十五届全国工程设计计算机应用学术会议论文集[C];2010年
3 姚长利;汤东阳;张晨;郑元满;刘浩军;薛典军;;三维地质建模中几何形体碰撞检测的图形分析技术[A];中国地球物理2010——中国地球物理学会第二十六届年会、中国地震学会第十三次学术大会论文集[C];2010年
4 周颖慧;邹沐昌;荆雷;;虚拟环境中碰撞检测问题的分析与智能虚拟人控制的研究[A];'2003系统仿真技术及其应用学术交流会论文集[C];2003年
5 邵引平;李瑞鹏;;WTK环境下的碰撞检测算法的应用[A];信号与信息处理技术——第一届信号与信息处理联合学术会议论文集[C];2002年
6 周友行;邹湘伏;何清华;;多臂机器人关节间的碰撞检测研究[A];中国工程机械学会2003年年会论文集[C];2003年
7 刘松林;刘晓平;廖祝华;;基于VR-CAD的碰撞检测方法在EAST三环套装虚拟仿真中的应用[A];全国第13届计算机辅助设计与图形学(CAD/CG)学术会议论文集[C];2004年
8 周水生;张惠娟;周利华;容晓锋;;碰撞检测的快速算法[A];中国电子学会第七届学术年会论文集[C];2001年
9 王一博;常旭;刘伊克;;时域多尺度波形反演方法的GPU实现[A];中国地球物理学会第二十七届年会论文集[C];2011年
10 张欣;王重华;梁岗;;集装箱桥吊仿真训练器的开发[A];第五届全国仿真器学术会论文集[C];2004年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 记者 严天秀;昆明新机场全球首安“GPU”[N];昆明日报;2010年
2 杨锋磊,周树远;“双碰”:安全标准的安全隐忧[N];中国经营报;2006年
3 ;GPU市场Q2创八年最大增幅[N];计算机世界;2009年
4 本报记者 宋家雨;GPU还是CPU? 高性能计算的一个问题![N];网络世界;2010年
5 本报记者 霍光;GPU计算逐渐大规模商用[N];中国计算机报;2009年
6 游讯;图形处理器GPU[N];人民邮电;2011年
7 记者 刘欢;全国首个GPU计算应用测试中心在京成立[N];北京日报;2011年
8 电脑报 朱文利;GPU助力,高性能计算机“异构化”[N];电脑报;2009年
9 李大庆;首套分布式GPU超级计算系统启用[N];中国技术市场报;2010年
10 陈光义;水处理巨头日本OSG布局中国大陆市场[N];经理日报;2009年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 熊玉梅;虚拟环境中物体碰撞检测技术的研究[D];上海大学;2011年
2 李艳波;虚拟手术中软组织建模与碰撞检测方法研究[D];哈尔滨工程大学;2011年
3 陈明;增强现实虚实交互的若干关键问题研究[D];上海大学;2010年
4 纪峰;织物悬垂性静动态视觉仿真及效果评价[D];东华大学;2005年
5 李建明;基于GPU加速的实时虚拟鱼系统[D];大连理工大学;2007年
6 魏迎梅;虚拟环境中碰撞检测问题的研究[D];中国人民解放军国防科学技术大学;2000年
7 周友行;凿岩机器人孔序规划的研究与实现[D];中南大学;2003年
8 李汉文;3D虚拟衣服动画系统关键技术的研究与实现[D];兰州大学;2012年
9 李洁;虚拟人及其在某型武器维修训练系统中的应用研究[D];南京理工大学;2010年
10 汪地;机器人远程监控系统的研究[D];上海大学;2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 刘京;基于OSG的虚拟现实碰撞检测及GPU并行加速[D];河北大学;2011年
2 何伟;微观交通仿真中的碰撞检测算法研究[D];西南交通大学;2009年
3 李晓萍;基于GPU的粒子系统的研究与应用[D];吉林大学;2009年
4 许周辰;基于Java ME平台2D手机游戏引擎设计与实现[D];西南交通大学;2009年
5 刘子强;虚拟装配的基础研究[D];哈尔滨工程大学;2004年
6 姜鹏程;优化的OBB碰撞检测算法研究[D];青岛大学;2005年
7 李建波;变形体的碰撞检测算法研究[D];青岛大学;2005年
8 沈照功;基于弹簧-质点模型的布料仿真研究[D];青岛大学;2005年
9 霍滨焱;基于图像空间的碰撞检测算法[D];哈尔滨工程大学;2005年
10 丁志磊;基于OBB包围盒的快速碰撞检测[D];兰州理工大学;2006年
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