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《吉林大学》 2009年
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基于并行的快速碰撞检测算法研究

赵伟  
【摘要】: 为了解决虚拟环境的真实感问题,必须对虚拟环境进行实时的碰撞检测。本文围绕实时碰撞检测问题,就如何提高复杂场景下碰撞检测的效率进行了深入研究。着重探讨了如何利用并行技术来有效提高碰撞检测算法的效率。主要研究成果包括以下八个方面: 1.提出了一种基于分治和流水线技术的并行碰撞检测算法。采用并行算法中的流水线技术,通过划分进程来遍历任务树从而加速碰撞检测过程。同时在进程中也应用了多线程技术,因而能快速的检测到碰撞。 2.提出了一种基于混合包围体的OpenMP并行化碰撞检测算法。利用OpenMP并行模型来并行遍历混合包围体层次,进一步加速碰撞检测过程。提出了一种基于着色算法的并行碰撞检测算法,在并行机上采用多线程技术执行相同类别的任务树的遍历过程,在遍历过程中检测是否有碰撞发生。 3.提出了一种基于时空相关性的MPI并行碰撞检测算法。在空间分割和时空相关性基础上采用基于MPI的并行处理技术。并通过MPI并行处理方式将各子任务分配到各子进程执行。 4.提出了一种基于粒子群算法的并行碰撞检测算法。将OpenMP、MPI并行模型来并行化基于粒子群面向可变形物体的随机碰撞检测算法,提出了一种基于遗传算法的并行碰撞检测算法。采用一种快速的基于模拟退火遗传算法的碰撞检测技术,完成整个检测过程,然后将并行技术用于遗产算法,进一步加速碰撞检测的速度。 5.提出了一种改进的基于球体混合重建的并行碰撞检测算法。对球体混合表面提出一个子线性时间复杂性的重建过程,利用四元组构造变换范围,扩展了从线性到球形混合的构造变换方法,采用循环划分的方法完成由球体混合到线性混合的分解过程。然后采用OpenMP技术并行化上述算法,可以快速完成虚拟环境下复杂的碰撞检测问题。
【学位授予单位】:吉林大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:TP391.41

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【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前8条
1 申俊华;中期火电开机优化的多核并行算法及其应用[D];大连理工大学;2010年
2 唐士亮;基于Web3D的虚拟实验系统研究与实现[D];北京邮电大学;2011年
3 李永胜;虚拟校园中碰撞处理技术的研究[D];郑州大学;2011年
4 张楠;虚拟手术中建模与仿真关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2011年
5 姜晓路;碰撞检测算法研究及其在引擎软件中的应用[D];江南大学;2012年
6 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
7 姜光焱;基于包围盒的碰撞检测算法的研究及应用[D];电子科技大学;2012年
8 王艳;敦煌阳关景区详细规划及其重要节点可视化研究[D];西安科技大学;2012年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 夏云飞;赵伟;;基于模拟退火遗传算法的凸多面体间碰撞检测算法研究[J];长春工业大学学报(自然科学版);2008年01期
2 赵伟;何艳爽;;一种快速的基于并行的碰撞检测算法[J];吉林大学学报(工学版);2008年01期
3 泥宗涛,余英林;基于分层包围盒的连续碰撞检测加速算法[J];计算机工程与应用;2000年10期
4 高春晓,刘玉树;碰撞检测技术综述[J];计算机工程与应用;2002年05期
5 刘晓平;曹力;;基于MPI的并行八叉树碰撞检测[J];计算机辅助设计与图形学学报;2007年02期
6 魏迎梅,王涌,吴泉源,石教英;碰撞检测中的层次包围盒方法[J];计算机应用;2000年S1期
7 蔡文军;陈虎;;基于混合模型的碰撞检测优化算法研究[J];计算机与现代化;2006年07期
8 范晓磊;谭桂臻;;混合包围盒碰撞检测算法的研究[J];科技信息;2007年10期
9 彭卓华;利用遗传算法求一类非线性规划的最优解[J];数学理论与应用;2002年03期
10 范昭炜,万华根,高曙明;基于流的实时碰撞检测算法[J];软件学报;2004年10期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 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
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3 何伟;李勇;苏虎;;碰撞检测中的包围盒方法[J];重庆工学院学报(自然科学版);2007年12期
4 刘航冶;李二森;张振华;;基于集群的影像并行OPTA算法研究[J];测绘工程;2011年02期
5 潘德吉;卢秀山;田茂义;;基于DEM栅格数据结构的三维空间点交互选取方法[J];测绘科学;2009年06期
6 吴秀芹;刘铁良;吴秀英;;联合站安全操作虚拟仿真培训系统的设计与实现[J];长江大学学报(自然科学版)理工卷;2008年01期
7 杨晓龙;崔伟宁;;可漫游的虚拟战场设计与实现[J];四川兵工学报;2012年04期
8 刘婷婷;陈柳巍;;潜艇仿真系统的关键技术及其实现[J];电脑编程技巧与维护;2011年10期
9 张小瑞;宋爱国;孙伟;李建清;;支持力/触觉反馈的虚拟肝脏手术仿真系统[J];东南大学学报(自然科学版);2009年03期
10 蒋方纯;;基于Linux并行编程模式的研究与实现[J];电脑开发与应用;2008年08期
中国重要会议论文全文数据库 前8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 刘沛沛;赖俊;程源清;;分队级作战仿真平台的研究与设计[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
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 赵伟;陈承收;李立军;;基于MapReduce云计算模型的碰撞检测算法[A];'2010系统仿真技术及其应用学术会议论文集[C];2010年
5 严宗睿;张为民;孙向军;;海军合同战术仿真系统中的碰撞检测算法[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
6 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
7 李蔚清;吴慧中;;基于GPU的雷达盲区快速估算方法[A];中国图学新进展2007——第一届中国图学大会暨第十届华东六省一市工程图学学术年会论文集[C];2007年
8 孙伟;张琦;;基于八叉树方法的虚拟工程车视景仿真[A];第十二届全国图象图形学学术会议论文集[C];2005年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 张旭辉;基于自适应OFDM的电力线高速数据通信关键技术研究[D];哈尔滨理工大学;2009年
2 蒋丽君;基于颈部特征的衣领三维结构数字化技术研究[D];东华大学;2010年
3 纪芳;渤海和黄海北部沿岸海洋动力灾害研究[D];中国科学院研究生院(海洋研究所);2010年
4 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
5 邱航;虚拟战场中复杂场景建模与绘制若干关键技术研究[D];电子科技大学;2011年
6 牟奇锋;空中交通管理中的防撞策略问题研究[D];西南交通大学;2010年
7 王念东;集成化虚拟装配理论、方法及其在飞机总体布置中的应用[D];南京航空航天大学;2009年
8 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
9 陈怀友;大规模作战仿真平台可视化关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
10 饶锡新;复杂装备系统开发方法研究与实践[D];南昌大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 秦丰林;面向机器人足球比赛的开放式仿真系统开发[D];浙江理工大学;2010年
2 杨秀成;六自由度检修机械臂路径规划研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 吴晗;大型舰船操纵性理论预报及视景仿真[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 缪儒欢;基于XNA的虚拟装配技术研究[D];大连理工大学;2010年
5 秦丹;基于3D的多移动机器人仿真系统的研究与设计[D];华南理工大学;2010年
6 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
7 刘卫强;基于PVM的最短路径求解方法的研究[D];昆明理工大学;2009年
8 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
9 张羊;基于谱的蛋白质序列比对方法研究[D];西安电子科技大学;2009年
10 汤东阳;三维地质建模中几何形体分析技术的几个算法研究[D];中国地质大学(北京);2011年
【同被引文献】
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 李笑涛;唐士亮;万迪文;;利用Web3D技术开发基于Web的虚拟实验环境[J];北京广播电视大学学报;2007年01期
3 唐士亮;王凤禄;李笑涛;;关于WireFusion中实现物体间碰撞检测的研究[J];北京广播电视大学学报;2008年03期
4 王育坚;刘治国;张睿哲;刘畅;;城市三维建模与可视化应用研究[J];北京联合大学学报(自然科学版);2007年04期
5 姜波;;基于κ-DOPs包围盒碰撞检测算法的改进[J];燕山大学学报;2008年04期
6 何元清,孙世新,傅彦;并行编程模式及分析[J];电子科技大学学报;2002年02期
7 全然;简金宝;郑海艳;;基于外逼近方法的中期机组组合问题[J];电力系统自动化;2009年11期
8 廖胜利;程春田;王静;蔡华祥;邓贵仕;;中期火电机组开机优化的改进逐步优化算法[J];电力系统自动化;2010年17期
9 袁晓辉,袁艳斌,张勇传;电力系统中机组组合的现代智能优化方法综述[J];电力自动化设备;2003年02期
10 黄祥建;田怀文;;基于图像空间的刚体碰撞检测的OpenGL实现[J];电脑知识与技术(学术交流);2007年02期
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 秦绪佳;医学图象三维重建及可视化技术研究[D];大连理工大学;2001年
2 张勇;医学图像可视化技术及其在虚拟骨折手术中的应用[D];大连理工大学;2002年
3 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
4 张立民;飞行模拟器视景仿真系统设计与关键技术研究[D];天津大学;2004年
5 刘洋;大规模电力系统并行处理技术及可靠性评估Web计算系统研究[D];重庆大学;2006年
6 王天柱;变形物体碰撞检测技术研究[D];吉林大学;2006年
7 张利;电力市场中的机组组合理论研究[D];山东大学;2006年
8 高翔;多核处理器的访存模拟与优化技术研究[D];中国科学技术大学;2007年
9 金汉均;虚拟环境中物体碰撞检测算法研究[D];华中科技大学;2006年
10 李刚;水火电系统短期节能发电调度研究与应用[D];大连理工大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张艳丽;基于OSG的虚拟化学实验平台的研究[D];郑州大学;2010年
2 黄可;基于OBB包围盒的碰撞检测算法改进[D];西南大学;2011年
3 崔树娟;包围盒方法在虚拟手术碰撞检测中的应用[D];青岛大学;2004年
4 郭海儒;基于OBB层次包围盒树的实时碰撞检测算法[D];太原理工大学;2004年
5 王维敏;Web3D技术探索及几种Web3D技术的比较选择[D];武汉大学;2004年
6 张耀先;考虑机组组合和经济调度的电力系统输电能力计算[D];天津大学;2003年
7 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
8 罗枫;三维网格模型的快速碰撞检测及相交体计算[D];浙江大学;2005年
9 江峰;3D游戏引擎研究与实现[D];浙江大学;2005年
10 史国青;火电厂机组负荷优化组合分配问题的研究[D];华北电力大学(北京);2005年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 于海军;马纯永;张涛;陈戈;;基于图像空间的快速碰撞检测算法[J];计算机应用;2013年02期
中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 康明光;中长期发电机组检修优化求解及实用化研究[D];大连理工大学;2011年
2 颜亮;移动平台中基于XNA的3D碰撞检测的研究与应用[D];成都理工大学;2012年
3 杨俊雷;基于改进遗传算法的结构可靠度计算[D];河北工程大学;2012年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 李芙玲,张瑾;碰撞检测技术研究[J];华北科技学院学报;2004年02期
2 章勤,黄琨,李光明;一种基于OBB的碰撞检测算法的改进[J];华中科技大学学报(自然科学版);2003年01期
3 金汉均;李朝晖;张晓亮;郭亚军;;基于遗传算法的凸多面体间碰撞检测算法研究[J];华中师范大学学报(自然科学版);2006年01期
4 泥宗涛,余英林;基于分层包围盒的连续碰撞检测加速算法[J];计算机工程与应用;2000年10期
5 高春晓,刘玉树;碰撞检测技术综述[J];计算机工程与应用;2002年05期
6 陈学文,丑武胜,刘静华,王田苗;基于包围盒的碰撞检测算法研究[J];计算机工程与应用;2005年05期
7 范昭炜,万华根,高曙明;基于图像的快速碰撞检测算法[J];计算机辅助设计与图形学学报;2002年09期
8 石教英,金哲凡;并行多边形绘制技术综述[J];计算机辅助设计与图形学学报;2003年06期
9 刘晓平;翁晓毅;陈皓;曹力;;运用改进的八叉树算法实现精确碰撞检测[J];计算机辅助设计与图形学学报;2005年12期
10 吴明华,余勇翔,周济;采用空间分割技术的八叉树干涉检验算法[J];计算机学报;1997年09期
中国博士学位论文全文数据库 前1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
【相似文献】
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1 吴兆明;;MPI+OpenMp混合编程模式研究与效率分析[J];南京工业职业技术学院学报;2009年04期
2 王竹荣;巨涛;马凡;;多核集群系统下的混合并行遗传算法研究[J];计算机科学;2011年07期
3 顾文杰;李杰臣;龚俭;;基于OpenMP的网络管理系统性能改进[J];微电子学与计算机;2008年09期
4 吴建平;王正华;李晓梅;;利用混合编程改善SMP机群上并行矩阵乘法的性能[J];国防科技大学学报;2006年04期
5 胡晓力;田有先;;混合编程集群研究及实现[J];微计算机信息;2007年33期
6 胡晓力;田有先;;多粒度并行计算集群研究与应用[J];电力学报;2007年04期
7 李永兵;;并行编程环境与工具[J];长治学院学报;2009年02期
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9 赵军;吴建平;宋君强;辜旭赞;;多核环境下AREM模式混合并行计算研究[J];计算机工程与应用;2011年21期
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1 顾文杰;李杰臣;龚俭;;基于OpenMP的网络管理系统性能改进[A];2008年全国开放式分布与并行计算机学术会议论文集(上册)[C];2008年
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3 宋克庆;黄春;;基于OpenMP快速傅里叶变换并行实现[A];2010通信理论与技术新发展——第十五届全国青年通信学术会议论文集(上册)[C];2010年
4 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
5 王庆;季振洲;刘涛;;面向嵌入式多核存储层次的OpenMP优化研究[A];2010年第16届全国信息存储技术大会(IST2010)论文集[C];2010年
6 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
7 莫锦军;刘立国;袁乃昌;;基于OpenMP的并行GRECO软件[A];2011年全国微波毫米波会议论文集(下册)[C];2011年
8 鲍平安;陈辉堂;;基于Petri网的并行处理模型[A];1997中国控制与决策学术年会论文集[C];1997年
9 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
10 何涛;李爱波;黄渊;;基于OpenMP多线程技术的SAR地面处理软件的并行设计[A];全国第五届信号和智能信息处理与应用学术会议专刊(第一册)[C];2011年
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1 西安西工大软件与微电子学院 李云;利用流水线技术降低系统功耗[N];电子报;2007年
2 清华大学 郑纬民 陈文光;开发环境—搭建应用的基础[N];计算机世界;2003年
3 国防科学技术大学计算机学院 周俊鹏;用流水线技术实现软件过程自动化[N];计算机世界;2004年
4 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
5 ;改弦更张Intel将推八代CPU[N];电脑报;2005年
6 ;算法设计的策略[N];电脑报;2003年
7 陕西 木子;流水线技术在Booth乘法器中的应用[N];电子报;2007年
8 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
9 本报记者 陈晓鹏;中国汽车战略错位之痛[N];财经时报;2005年
10 记者  张春兵;新安全标准影响车市?[N];上海金融报;2006年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 赵伟;基于并行的快速碰撞检测算法研究[D];吉林大学;2009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 陈永健;OpenMP编译与优化技术研究[D];清华大学;2004年
4 马红途;OpenMP程序分析及优化技术研究[D];解放军信息工程大学;2009年
5 富弘毅;OpenMP并行程序容错技术研究[D];国防科学技术大学;2010年
6 刘志强;面向多核的系统级MPI通信优化关键技术研究[D];国防科学技术大学;2011年
7 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
8 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
9 郭惠芳;面向多核的并行模式及编译优化技术研究[D];解放军信息工程大学;2011年
10 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
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 杨进;地震数据处理中的并行计算技术研究[D];湖南大学;2008年
2 王亭亭;基于OpenMP和MPI的并行算法研究[D];吉林大学;2011年
3 吴长莉;基于MPI和OpenMP的三维FDTD并行算法的研究[D];华中科技大学;2009年
4 胡祥潇;一种三维碰撞检测并行算法的设计与实现[D];华中科技大学;2011年
5 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
6 刘子强;虚拟装配的基础研究[D];哈尔滨工程大学;2004年
7 姜鹏程;优化的OBB碰撞检测算法研究[D];青岛大学;2005年
8 李建波;变形体的碰撞检测算法研究[D];青岛大学;2005年
9 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
10 荣莹;基于MPI和Linux的集群系统的构建和应用[D];成都理工大学;2005年
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