柔性物體連續(xù)碰撞檢測若干關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、連續(xù)碰撞檢測(Continuous Collision Detection，CCD)在物理仿真、計算機游戲、機器人路徑規(guī)劃等領(lǐng)域都有著重要的研究意義。隨著計算機圖形學(xué)的不斷發(fā)展，以及包括虛擬現(xiàn)實在內(nèi)的新興領(lǐng)域的涌現(xiàn)，實際應(yīng)用中對碰撞檢測的實時性和準確性要求越來越高。
　　 本文針對由三角形構(gòu)成的柔性物體，采用插值方法描述在連續(xù)時間間隔中頂點運動軌跡，檢測在這個運動過程中，是否有碰撞產(chǎn)生，并將CCD擴展到有限元仿真、流布耦合等領(lǐng)域

2、。主要研究成果如下:
　　 (1)通過分析影響并行碰撞檢測算法的主要因素，提出一種基于數(shù)據(jù)分塊思想的并行碰撞檢測算法。在初始化階段將場景數(shù)據(jù)從空間角度進行分塊，在碰撞檢測階段由每個處理器處理一塊數(shù)據(jù)以實現(xiàn)包圍盒并行更新，同時利用靜態(tài)和動態(tài)相結(jié)合的任務(wù)分配策略，提升碰撞檢測的并行度。通過在16核和24核處理器模式下與之前算法的對比，證明本算法能夠提升碰撞檢測速度，同時具有很好的兼容性。
　　 (2)在并行算法的基礎(chǔ)上，提出

3、了一種針對三角網(wǎng)格的低層碰撞檢測剔除算法-非共線過濾器(Deforming Non-collinear Filters，NCF)，該方法的主要思想是通過共線測試剔除掉不可能發(fā)生碰撞的三角形特征對。實驗證明，相比之前的方法，NCF能夠減小偽真率，改進CCD性能，對大步長效果更佳。
　　 (3)提出一種流布耦合方法，解決了流體和布料高速碰撞過程中流體穿透布料的問題，本方法采用Smoothed Particle Hydrodynami

4、cs對流體建模，首先提出一種膨脹式連續(xù)碰撞檢測方法(Dilated Continuous CollisionDetection，DCCD)檢測流體粒子與布料之間是否發(fā)生了碰撞，然后提出一種改進的懲罰法來處理碰撞。
　　 (4)碰撞檢測作為有限元分析中非常重要的一個環(huán)節(jié)，之前的碰撞檢測方法大多只能檢測有限元模型表面單元之間是否發(fā)生碰撞，我們將CCD引入有限元仿真，解決了之前方法無法檢測到模型內(nèi)部單元之間碰撞的問題。