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《中国石油大学》 2007年
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基于图像空间的碰撞检测

庄华  
【摘要】: 本论文详细论述了作者攻读硕士学位期间在碰撞检测方面从事的研究工作。主要从事了基于图像空间的碰撞检测算法的研究工作。 碰撞检测是机器人、动画仿真与虚拟现实等领域中一个非常关键的问题,其基本任务是确定两个或多个物体彼此之间是否发生接触或穿透。尽管针对碰撞检测已有了大量有价值的研究成果,但随着诸如虚拟现实等新兴领域的涌现及随之而来的人们对交互实时性、场景真实性要求的不断提高,碰撞检测技术所面临的问题也日益突出,其中最核心的问题是如何有效地提高碰撞检测的速度。 在对各类碰撞检测算法做出全面了解、透彻分析的基础上,针对碰撞检测技术目前存在的问题,本文详细分析、扩展并验证了一种基于图像空间的实时碰撞检测算法。该算法对如何利用图形硬件的高计算性能,加速碰撞检测过程进行了有益的探索性研究。 算法首先在预处理阶段将物体表面分解为凸面片,构建与凸面片相对应的OBB凸包围体,并将凸分解结果合理地组织成层次二叉树,同时采用三角形带压缩这一绘制加速技术加快碰撞检测阶段的绘制速度。然后算法结合了图形硬件的可编程功能,对CULLIDE算法中潜在碰撞集的特点进行了分析,提出新的裁减方案,以减少物体的相交测试计算,最后算法将CPU的相交计算映射到GPU中,均衡CPU与GPU的负载,并通过OBB包围盒组成的层次包围体结构来提高物体间碰撞检测速度。 在pc机上(CPU为P4 2.4G,778MB RAM),使用VC++与OpenGL实现了基于图像空间的碰撞检测算法,取得了良好的的效果。
【学位授予单位】:中国石油大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:TP391.41

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【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5条
1 陈立华;复杂虚拟场景中碰撞检测技术的研究[D];杭州电子科技大学;2011年
2 张少丽;三角网格模型的求交算法研究与实现[D];杭州电子科技大学;2009年
3 党涛;数字化牙颌咬合分析的关键技术[D];电子科技大学;2012年
4 黄鹏;带力反馈的机器人虚拟操作[D];杭州电子科技大学;2013年
5 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
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前4条
1 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
2 李学庆,孟祥旭,汪嘉业;基于Minkowski差构造技术的凸体碰撞检测算法[J];工程图学学报;2002年04期
3 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
4 范昭炜,万华根,高曙明;基于并行的快速碰撞检测算法[J];系统仿真学报;2000年05期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张睿,张锡恩,谢建华;碰撞检测在操作训练仿真系统中的应用[J];兵工自动化;2005年01期
2 徐品;蓝善祯;刘兰兰;;利用GPU进行通用数值计算的研究[J];中国传媒大学学报(自然科学版);2009年02期
3 李立新;叶剑;余洋;;基于GPU的MD6算法快速实现[J];北京工业大学学报;2010年05期
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5 熊勇刚,陈科良,周友行,林峰;机器人关节间的碰撞检测[J];包装工程;2004年03期
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8 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
9 杨靖宇;张永生;董广军;;基于GPU的遥感影像SAM分类算法并行化研究[J];测绘科学;2010年03期
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中国重要会议论文全文数据库 前10条
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3 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
4 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
5 程勇;;基于Java3D的锻造过程中锻件变形的仿真[A];2009年研究生学术交流会通信与信息技术论文集[C];2009年
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7 徐菁;刘春;;一种面向虚拟制造的虚拟手设计与应用[A];'2008系统仿真技术及其应用学术会议论文集[C];2008年
8 陈二雷;;加速碰撞检测算法的研究[A];2008通信理论与技术新进展——第十三届全国青年通信学术会议论文集(上)[C];2008年
9 董向阳;张佐刚;;基于层次包围盒的碰撞检测算法研究[A];'2006系统仿真技术及其应用学术交流会论文集[C];2006年
10 任鸿翔;金一丞;尹勇;;基于GPU的多重凹凸贴图方法[A];2007系统仿真技术及其应用学术会议论文集[C];2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 吴健荣;蒸汽发生器检修机器人样机研制及其关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
2 李敏;基于协同异构模型的成形模拟计算加速[D];华中科技大学;2010年
3 吴锋;基于GPU并行计算的数值模拟与燃煤锅炉系统的优化研究[D];浙江大学;2010年
4 杨超;虚拟战场中电磁环境三维建模与绘制方法研究[D];国防科学技术大学;2010年
5 郑元满;重磁三维物性实时可视化反演关键技术研究[D];中国地质大学(北京);2011年
6 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
7 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
8 徐晓旸;三维虚拟展馆中的光照技术研究[D];南京大学;2011年
9 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
10 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
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 常洋;虚拟现实技术在建筑行业中的应用研究[D];郑州大学;2010年
3 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
4 韩君;近期数据流频繁项集挖掘[D];大连理工大学;2010年
5 卢晓伟;基于GPU的数据流处理方法研究[D];大连理工大学;2010年
6 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
7 付浩生;交互式海洋动漫平台场景特效制作[D];中国海洋大学;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 戚明渊;基于多模纹理分类的图像隐写分析算法[D];华东理工大学;2011年
10 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
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 周洁珉,白玉兴,王邦康,祁鹏,高洪涛,颜永年,张剑,邓燕;高精度数字化三维牙颌模型重建系统的研制[J];北京口腔医学;2004年01期
2 吴涓,宋爱国,李建清;一种基于物理意义的快速力反馈形变模型及实时力觉响应算法[J];传感技术学报;2005年01期
3 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
4 韩晓玲;;虚拟现实技术发展趋向浅析[J];电脑知识与技术(学术交流);2007年02期
5 申煜湘,邹北骥,孙家广,朱理;一种基于单层包络控制的三角形网格简化算法[J];电子学报;2002年S1期
6 蒋庆全;国外VR技术发展综述[J];飞航导弹;2002年01期
7 姜学智,李忠华;国内外虚拟现实技术的研究现状[J];辽宁工程技术大学学报;2004年02期
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9 杨文丽;林雪峰;;咬合接触的定量研究技术[J];国外医学.口腔医学分册;2006年03期
10 陈尚飞;基于分离轴理论的有向包围盒重叠测试算法[J];广西科学院学报;2005年03期
中国博士学位论文全文数据库 前7条
1 陈启宏;遥操作机器人系统的智能控制研究[D];东南大学;2003年
2 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
3 李桂清;细分曲面造型及应用[D];中国科学院计算技术研究所;2001年
4 张渊;量化的咬合接触与颞下颌关节应力关系的生物力学研究[D];第四军医大学;2006年
5 李现民;三角网格简化及等值面抽取技术[D];中国科学院研究生院(计算技术研究所);2001年
6 陈成军;基于力觉/触觉反馈的虚拟装配系统相关技术研究[D];山东大学;2008年
7 邹益胜;虚拟样机环境下实时碰撞检测算法研究[D];西南交通大学;2009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 王小伟;基于多核PC集群的并行绘制系统研究与实现[D];郑州大学;2010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 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
5 傅招国;虚拟驾驶系统开发与应用研究[D];华东理工大学;2012年
6 陈俊;车辆驾驶模拟器视景仿真技术研究[D];浙江大学;2012年
7 吴江;驾驶训练模拟器视景控制系统的研究与开发[D];中国农业大学;2002年
8 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
9 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
10 周海霞;三维GIS中虚拟漫游路径的优化研究[D];浙江大学;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 王莹;图像末制导仿真技术的研究[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2014年
2 耿清甲;直接映射机制的Minkowski和算法理论研究[D];燕山大学;2014年
中国硕士学位论文全文数据库 前4条
1 朱明海;露天矿山道路选线设计及建模研究[D];中南大学;2012年
2 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
3 于海军;空间科学仿真虚拟现实支持平台关键技术研究与实现[D];中国海洋大学;2013年
4 马鹏;在线评分系统的设计与实现[D];华中科技大学;2013年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前5条
1 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
2 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
3 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
4 王兆其,赵沁平,汪成为;面向对象碰撞检测方法及其在分布式虚拟环境中的应用[J];计算机学报;1998年11期
5 范昭炜,万华根,高曙明;基于并行的快速碰撞检测算法[J];系统仿真学报;2000年05期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 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
2 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
3 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
4 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
5 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
6 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
7 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
8 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
9 蒋英兰,王大镇,韩荣第,李吉平;分层索引模型的NC程序碰撞检测新方法[J];华侨大学学报(自然科学版);2002年02期
10 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
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
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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
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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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