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《吉林大学》 2008年
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虚拟视景系统中碰撞检测算法的理论研究

刘军  
【摘要】: 虚拟现实(Virtual Reality-VR)简单的说是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机系统。作为一门先进的人机交流技术,虚拟现实技术已被广泛的应用在视景仿真、军事模拟、虚拟制造、虚拟设计、虚拟装配、科学可视化等领域。本文主要在理论上对虚拟场景中使用的碰撞检测算法进行有限探讨,并以本人实际参与工作的飞机模拟机视景系统为例,论述碰撞检测算法在虚拟场景中的应用。模拟机视景系统主要为飞行员提供飞行训练时的座舱外景象,由于飞行员飞行时视觉信息占总信息的70%,因此视景系统内容的丰富度、逼真度和清晰度都会影响模拟机的质量和飞行训练的效果。而碰撞检测作为视景系统的重要组成部分,在视景系统中占有重要的地位,精确的碰撞检测对提高视景系统的真实性、增强视景系统的沉浸感有着至关重要的作用。 碰撞检测方法很多,本文主要针对即空间剖分技术和包围盒技术这两种主要方法进行了深入的研究。这两种技术的计算方法有所不同,但目的都是尽可能地减少参与相交测试的物体对或基本几何元素的数目,从而大大提高碰撞检测的效率。空间剖分技术是根据场景中物体的密集程度,按照一定的算法将空间划分成若干子空间,每个检测时刻都只针对该时刻子空间里的物体进行检测。包围盒技术是用体积稍大且几何特性简单的包围盒来近似地代替复杂的几何对象进行测试。在这两种方法中,空间剖分算法的选择是否合理以及包围盒形状的简化是否恰当是碰撞检测是否有效的关键。 通过对空间剖分与包围盒两项技术进行研究和分析,本文结合飞行模拟机视景系统建模的特点,通过对已有几种包围盒技术优缺点的分析,提出了一种简化包围盒模型。该方法主要通过对模型进行投影交叉测试和交叉点高度判断,将三维碰撞检测问题分解为二维问题和一维问题,从而降低了问题的复杂度。因客观条件所限,本文只对碰撞检测的算法进行理论研究,力图用最简单实用的算法建模解决复杂的碰撞问题,作为在实践中的理论指导。
【学位授予单位】:吉林大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2008
【分类号】:V247.4

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