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《大连理工大学》 2010年
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增强现实技术中基于碰撞检测的交互性研究

赵元杰  
【摘要】: 增强现实技术能够通过计算机视觉技术将计算机生成的虚拟物体准确的放置在真实环境当中,并且借助各种显示设备实现虚拟世界与现实世界的无缝融合,从而呈现给用户一个视觉效果真实的新的环境。在虚实融合的基础上如何去实现人机交互是这一领域新的研究发展方向。碰撞检测技术能够确定虚拟场景当中多个物体之间是否发生接触或者穿透现象并且返回相应的碰撞信息,为虚拟物体之间的交互提供了理论依据。 为此提出将增强现实技术与碰撞检测技术结合来完成增强现实领域的交互功能。采用增强现实系统ARToolKit作为开发环境,使用OSG图形引擎开发包弥补了ARToolKit系统中使用OpenGL底层函数进行图像绘制的繁琐,使用ODE物理动力学引擎增加了生成的虚拟物体的动力学特性,使得虚拟物体能够像真实物体一样实现力学运动,研究了ARToolKit、OSG、ODE这三者结合的关键技术和基本流程。采用基于OBB包围盒的方法对ODE中内置OPCODE碰撞检测开发包中的基于AABB包围盒算法进行了改进,说明了改进方案以及改进的基本流程。最后利用OpenGL中的模板缓存测试和深度缓存测试对GPU中的缓存进行操作,使用GPU对原有的基于包围盒的碰撞检测算法进行加速,并在增强现实场景中进行实验。 通过仿真实验效果图和对比表可知,该交互式增强现实系统实现了增强现实领域的简单交互功能,对碰撞检测算法的改进虽然增加了建树预处理的时间,但是显著缩短了实时碰撞检测的时间,提高了碰撞检测的效率。使用GPU进行基于图像的碰撞检测加速由于受到实验所有GPU速度的限制和算法局限的制约,加速效果不是很明显,但是依然获得了一定的加速比,得到了效率上的提升。
【学位授予单位】:大连理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TP391.9

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【参考文献】
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