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《吉林大学》 2006年
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变形物体碰撞检测技术研究

王天柱  
【摘要】: 碰撞检测及其相关问题有着悠久的研究历史,在计算机图形学、计算几何、机器人学、CAD/CAM等研究领域具有十分重要的作用。近年来随着虚拟现实、分布交互仿真等技术的兴起,人们对交互的实时性、场景的真实性的要求越来越高,变形物体的实时碰撞检测成为了研究的热点。本文在对各类碰撞检测算法作出全面了解和透彻分析的基础上,从以下几个方面对变形物体的碰撞检测问题进行研究,提出新的检测碰撞的思想和方法,从而使碰撞检测技术有进一步的发展。 (1)从提高碰撞检测的实时性和通用性方面入手,将人工智能中经典的粒子群优化算法引入到碰撞检测领域,提出了应用粒子群优化算法的通用随机碰撞检测算法。该算法在继承一般碰撞检测算法优点的同时,突破了它们的局限性,不但能够在保证效率的前提下处理无拓扑物体的碰撞检测问题而且也可以处理任意物体表示模型之间的碰撞检测,具有较强的通用性;此外检测精度和速度可以人为的调整以满足不同应用的需求,增加了碰撞检测系统的灵活性。 (2)结合层次包围体树结构和随机碰撞检测算法的优点提出了一种大型复杂变形物体的快速碰撞检测方法。该算法利用层次包围体树快速剔除物体上不相交的区域,只在碰撞了的节点内进行智能搜索,既避免了单纯采用粒子群优化方法目标空间过大造成的搜索速度慢的缺点,又减少单纯使用层次包围体树的方法所消耗的大量存储空间和更新速度慢等问题。 (3)在分析研究虚拟装配领域的实际问题的基础上,针对虚拟装配系统中的变形物体的特点,提出了一种基于组件的碰撞检测技术。其中重点研究了基于物体OBB包围盒的组件层次包围体树的构建和更新问题,提出了快速的组件OBB包围盒的生成算法、求两OBB包围盒凸壳的快速算法和N个物体构成组件层次体树的建构与更新的方法。实验证明组件模型具有构建层次分明、运动更新简便、能完成自我碰撞检测等诸多优点。
【学位授予单位】:吉林大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:TP391.41

【引证文献】
中国期刊全文数据库 前4条
1 王渊;叶雪梅;吕虎猛;;基于包围盒的可变形物体碰撞检测算法[J];电子科技;2011年08期
2 靳雁霞;师志斌;;一种基于空间混沌序列的量子粒子群优化算法及其应用[J];计算机应用与软件;2013年04期
3 闫敬;郑铮;;碰撞检测的教学设计与实现[J];唐山师范学院学报;2008年02期
4 谢世富;马立元;刘鹏远;马龙;;虚拟环境下运动线缆碰撞检测算法研究与实现[J];系统仿真学报;2013年08期
中国博士学位论文全文数据库 前4条
1 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
2 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
3 李明宇;复杂产品装配序列规划方法研究[D];华中科技大学;2013年
4 王明生;城轨线路三维可视化设计基础理论和方法[D];北京交通大学;2013年
中国硕士学位论文全文数据库 前6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 陈承收;基于云模型与GPU缓存技术的快速碰撞检测算法研究[D];长春工业大学;2011年
3 淡科锋;虚拟整形外科手术几何模型切割相关技术研究[D];西北大学;2008年
4 何超杰;基于三角网格模型的检测路径规划及系统开发[D];广东工业大学;2008年
5 涂帅;虚拟手术中打结过程的研究与实现[D];中南大学;2010年
6 陈欣;虚拟宫腹腔镜技术研究[D];哈尔滨工程大学;2012年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前5条
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2 周驰,高海兵,高亮,章万国;粒子群优化算法[J];计算机应用研究;2003年12期
3 魏迎梅,王涌,吴泉源,石教英;碰撞检测中的固定方向凸包包围盒的研究[J];软件学报;2001年07期
4 马帅,王腾蛟,唐世渭,杨冬青,高军;一种基于参考点和密度的快速聚类算法[J];软件学报;2003年06期
5 王俊年,申群太,沈洪远,周鲜成;一种改进的小生境微粒群算法[J];山东大学学报(工学版);2005年03期
中国博士学位论文全文数据库 前2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 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
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 刘文彬;刘保国;刘中战;崔少东;;基于改进PSO算法的岩石蠕变模型参数辨识[J];北京交通大学学报;2009年04期
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4 高彬;吕善伟;郭庆丰;张娜;;遗传算法在电子战干扰规划中的应用[J];北京航空航天大学学报;2006年08期
5 吴帅;王大彧;邢秋君;焦宗夏;;基于PSO算法的直接驱动阀用音圈电机优化设计[J];北京航空航天大学学报;2011年08期
6 李大林;李杰;;基于PSO算法的多巡飞器任务分配方法[J];北京理工大学学报;2010年12期
7 左国才;周荣华;符开耀;;基于DBSCAN算法的电信客户分类的应用研究[J];北京联合大学学报(自然科学版);2012年03期
8 宋殿霞;王艳;邹光辉;;空间数据挖掘聚类算法研究[J];滨州学院学报;2006年06期
9 张一农;刘伯龙;王文婷;;基于神经网络的客服中心话务量预测模型[J];吉林大学学报(信息科学版);2011年02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 ;A Hybrid Clustering Algorithm Based on Grid Density and Rough Sets[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
2 ;A Multiple Tuning Method for PID Controllers Using Constrained Particle Swarm Optimization[A];中国自动化学会控制理论专业委员会C卷[C];2011年
3 李勇刚;李浩;阳春华;王莎;;基于NIWVP-PSO的沉铁过程铁离子浓度软测量[A];中国自动化学会控制理论专业委员会D卷[C];2011年
4 于健;陈子军;李霞;李炜;;一种新的多密度聚类算法[A];2007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(上册)[C];2008年
5 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
6 余琳;邓玲;;常见聚类算法的比较以及DSS系统中的应用[A];湖北省通信学会、武汉通信学会2009年学术年会论文集[C];2009年
7 秦洪德;石丽丽;;基于粒子群算法的船体结构优化设计研究[A];第十四届中国海洋(岸)工程学术讨论会论文集(上册)[C];2009年
8 白瑞林;王利峰;;一种基于共享法的改进型粒子群优化算法[A];2005中国控制与决策学术年会论文集(上)[C];2005年
9 王波;肖健梅;王锡淮;;基于改进粒子群算法的车辆路径问题研究[A];2007中国控制与决策学术年会论文集[C];2007年
10 ;Parameter Estimation of Water Quality Model Using Particle Swarm Optimization Technique[A];2009中国控制与决策会议论文集(1)[C];2009年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 张杏莉;几何约束求解关键问题研究[D];山东科技大学;2010年
2 谭佳琳;粒子群优化算法研究及其在海底地形辅助导航中的应用[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 徐森;文本聚类集成关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 冯光升;面向认知网络的自适应QoS感知与配置方法[D];哈尔滨工程大学;2009年
5 李桃迎;交通领域中的聚类分析方法研究[D];大连海事大学;2010年
6 曲建华;基于群体智能的聚类分析[D];山东师范大学;2010年
7 张俐;面向概念设计方案选择的协同决策方法研究[D];华中科技大学;2010年
8 高雪瑶;语义特征造型的与历程无关技术的研究[D];哈尔滨理工大学;2009年
9 魏建香;学科交叉知识发现及其可视化研究[D];南京大学;2010年
10 彭宏;基于机器学习方法的数字音频水印技术研究[D];电子科技大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 段化鹏;虚拟现实中物理引擎关键技术的研究与应用[D];山东科技大学;2010年
2 范丹;Web检索中的查询扩展及结果聚类技术研究[D];辽宁师范大学;2010年
3 李振;网络舆情预测关键技术研究[D];郑州大学;2010年
4 杨立标;基于混合优化策略的粒子群算法及其应用研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
5 石丽丽;智能优化算法对比研究及其在船体双底结构优化中的应用[D];哈尔滨工程大学;2010年
6 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
7 张进;我国施工劳动生产率管理研究[D];大连理工大学;2010年
8 曹志娟;煤矿设备维修管理研究[D];辽宁工程技术大学;2009年
9 马勤;基于群体智能算法的动态目标跟踪技术研究[D];天津理工大学;2010年
10 郝旭光;白车身装焊误差监控方法及技术的研究[D];沈阳理工大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 朱大培,牛文杰,杨钦,熊璋,陈其明;地质构造的三维可视化[J];北京航空航天大学学报;2001年04期
2 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
3 程朋根,王承瑞,甘卫军,肖根如;基于多层DEM与QTPV的混合数据模型及其在地质建模中的应用[J];吉林大学学报(地球科学版);2005年06期
4 靳海亮;高井祥;;三维地形可视化技术研究进展[J];测绘科学;2006年06期
5 孙敏,陈军;3维城市模型的数据获取方法评述[J];测绘通报;2000年11期
6 韩国建,郭达志,金学林;矿体信息的八叉树存储和检索技术[J];测绘学报;1992年01期
7 刘学军,龚健雅,周启鸣,汤国安;基于DEM坡度坡向算法精度的分析研究[J];测绘学报;2004年03期
8 李德仁,李清泉;一种三维GIS混合数据结构研究[J];测绘学报;1997年02期
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10 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
中国博士学位论文全文数据库 前10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 郑太雄;虚拟装配理论与方法研究[D];重庆大学;2003年
3 徐志胜;轨道交通轮轨噪声预测与控制的研究[D];西南交通大学;2004年
4 黎华;地形与地质体三维可视化的研究与应用[D];中国科学院研究生院(广州地球化学研究所);2006年
5 周杰文;三维城市地质信息可视化研究[D];华东师范大学;2006年
6 王征;虚拟手术中的软组织形变仿真算法研究[D];东南大学;2006年
7 岳龙旺;外科手术机器人缝合打结研究[D];天津大学;2006年
8 熊祖强;工程地质三维建模及可视化技术研究[D];中国科学院研究生院(武汉岩土力学研究所);2007年
9 王孝义;数字化预装配环境下装配序列快速规划技术研究[D];南京理工大学;2006年
10 夏平均;基于虚拟现实的卫星装配工艺设计方法及其应用[D];哈尔滨工业大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李国柱;基于激光雷达技术的城市三维快速建模及应用研究[D];昆明理工大学;2009年
2 张耀国;济南城市轨道交通建设区三维工程地质建模与适宜性分区研究[D];中国地质大学(北京);2011年
3 谭兵;基于遥感影像的地形三维重建技术的研究[D];解放军信息工程大学;2001年
4 李勇;三维地理信息系统有关技术的研究与实践[D];中国人民解放军信息工程大学;2002年
5 张瑞全;三维工程可视化系统的研究[D];山东科技大学;2003年
6 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
7 祁向前;数字城市三维建模数据处理研究[D];太原理工大学;2004年
8 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
9 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
10 胡志秋;虚拟手术中四面体切割及优化问题研究[D];青岛大学;2005年
【二级引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 周筠;面向生物医学仿真的表面重建和四面体化技术研究[D];中南大学;2012年
2 魏巍;虚拟装配关键技术及其仿真应用的研究[D];大连海事大学;2013年
中国硕士学位论文全文数据库 前10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 刘青;基于表面重建的实时软组织切割与变形算法实现[D];上海交通大学;2010年
3 何宇磊;虚拟膝关节镜手术交互装置设计及系统研发[D];广东工业大学;2012年
4 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
5 张少云;复杂机电产品装配工艺规划与仿真[D];西安工业大学;2013年
6 刘阳;分段虚拟装配技术研究[D];上海交通大学;2013年
7 蹇凡;基于开源Open CASCADE的桌面式虚拟装配系统研究[D];大连海事大学;2013年
8 李晨华;汽车驾驶仿真系统碰撞及渲染子系统的研究[D];郑州大学;2013年
9 张健;面向在线检测系统的测量规划与仿真研究[D];武汉理工大学;2013年
10 陈文豪;基于测量数据的大部件对接装配仿真技术研究及其应用[D];浙江大学;2014年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 吕振肃,侯志荣;自适应变异的粒子群优化算法[J];电子学报;2004年03期
2 谢涛,陈火旺;多目标优化与决策问题的演化算法[J];中国工程科学;2002年02期
3 陈立平,向文,余俊,周济;几何约束系统推理研究[J];华中理工大学学报;1995年06期
4 吴庆洪,张纪会,徐心和;具有变异特征的蚁群算法[J];计算机研究与发展;1999年10期
5 吴斌,傅伟鹏,郑毅,刘少辉,史忠植;一种基于群体智能的Web文档聚类算法[J];计算机研究与发展;2002年11期
6 刘生礼 ,唐敏 ,董金祥;两种空间约束求解算法[J];计算机辅助设计与图形学学报;2003年08期
7 汪嘉业;平面上简单多边形平移时确定碰撞部位的最优算法[J];计算机学报;1992年08期
8 李庆华;判定凸多边形可碰撞的最优算法[J];计算机学报;1992年08期
9 李秋霞,贺达汉,长有德,刘丽丹;蚂蚁取食行为研究概况[J];宁夏农学院学报;2000年02期
10 熊伟清;余舜浩;赵杰煜;;具有分工的蚁群算法及应用[J];模式识别与人工智能;2003年03期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 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
2 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
3 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
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5 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
6 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
7 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
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9 刘检华,姚珺,宁汝新;基于虚拟装配的碰撞检测算法研究与实现[J];系统仿真学报;2004年08期
10 邹承明,钟珞,张蕊,童琪薇;虚拟室内漫游的实现技术[J];武汉理工大学学报(信息与管理工程版);2005年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
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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
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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 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
10 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
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 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
2 信息产业部电信传输研究所 田辉 刘述;LAN到WAN以太网的飞跃[N];通信产业报;2004年
3 本报记者 陈晓鹏;中国汽车战略错位之痛[N];财经时报;2005年
4 记者  张春兵;新安全标准影响车市?[N];上海金融报;2006年
5 信息产业部电信研究院标准传输研究所 魏亮 惠亮;以太网:技术和应用不断扩展[N];中国电子报;2004年
6 周树远,宁平;陆风汽车海外遇险 “碰撞门”事件警醒跟进者[N];中国经营报;2005年
7 周文颖;“双碰”标准出台 汽车安全成焦点[N];人民公安报·交通安全周刊;2006年
8 周树远;华晨“解套”之困[N];中国经营报;2008年
9 本报记者 葛胜征;带着“枷锁”快跑[N];政府采购信息报;2008年
10 吉林 刘春鹏;巧学3D爆炸场景制作[N];电脑报;2005年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 杜鹏;柔性物体连续碰撞检测若干关键技术研究[D];浙江大学;2013年
2 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
3 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
4 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
5 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
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 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
2 刘子强;虚拟装配的基础研究[D];哈尔滨工程大学;2004年
3 姜鹏程;优化的OBB碰撞检测算法研究[D];青岛大学;2005年
4 李建波;变形体的碰撞检测算法研究[D];青岛大学;2005年
5 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
6 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
7 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
8 朱元峰;可变体的实时碰撞检测方法的研究与应用[D];大连理工大学;2007年
9 林远山;基于三维引擎的吊装仿真系统研究[D];大连理工大学;2008年
10 赵森;碰撞检测中距离场算法的研究与应用[D];吉林大学;2008年
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