三维虚拟环境中碰撞检测技术研究
虚拟设计中碰撞检测技术的研究
文章编 号 ：６ ３— ０ ７ ２ １ ） ３— １２— ５ １ ７ ２ ５ （０ ２ ０ ０ ８ ０
虚 拟 设 计 中碰 撞 检 测 技 术 的 研 究
王志芳 ， 张荣 国 ， 富萍 刘 煜。 李 ，
（． １ 太原科技 大学计算机 科 学与技 术 学院 ， 太原 ０ ０ ２ ；． ３ ０ ４ ２ 山西省 第二建 筑工程 公 司 ， 太原 ０ ０ １ ； ３ ０ ３
碰撞检 测技 术 在虚拟 设计 、 算 机 图形 学、 计 Ｃ Ｄ Ｃ Ｍ、 径规 划等 领域 中有 着 广泛 的应 用 ， Ａ 利 用 ＬｎＣ ｎ ｙ算 法 进 再 ｉ． ａ ｎ 行 精 细 检 测 ， 成 算 法 ； Ｒ Ｎ Ｔ Ｏ Ｐ 等 利 用 完 Ｏ Ｅ Ｒ Ｐ Ａ Ｂ Ａ Ｂ包 围体数 据结构 实现 了时 序一致 性 层次 包 围
于物 体空 间 的 Ｒ ＰＤ方法 先 采用 方 向包 围盒 Ｏ Ｂ ＡＩ Ｂ
收 稿 日期 ：０ ２０ —０ ２ １ －１１
１ 粗 测 阶段
基金项 目： 国家 自然科学基金资助项 目（ １７ １３ ； ５０ ５ １ ） 山西省教育厅资助项 目（０ １０４ ； ２ １１２ ） 太原科技大学青年基金（０ ９０４ ２０ ３ １ ） 作者简介 ： 王志芳 （９ ０一） 女 ， １８ ， 硕士 ， 主要研究方 向为计算机 图形学与辅助设计 。
数 ， 高 了路 径 规 划 速 度 ； 术 海 等 利 用 本 体 构 提 张 建产 品信 息模型 ， 据机 械 产 品 的特 点构 建零 件 本 根
体 碰撞检 测 ， 而文 章 并没 有 考 虑物 体边 界 体 积 的 然
优 选性 ， 速度方 面也 没有做 出过 多 的说 明。 文献 ［ ０ 给 出 了刚 体 碰撞 检测 在 虚 拟 现 实 应 １］ 用 中 的实 现 方 法 ； 献 ［ １ 的 系 统 采 用 决 策 分 类 文 １］
虚拟现实中的碰撞检测技术研究与设计
虚拟现实中的碰撞检测技术研究与设计虚拟现实（Virtual Reality，VR）作为一种全新的交互方式和体验形式，已逐渐渗透到多个领域，包括游戏、娱乐、教育、医疗等。
在虚拟现实中，碰撞检测技术是确保用户与虚拟环境之间具有真实互动的重要组成部分。
本文将针对虚拟现实中的碰撞检测技术进行研究与设计，探讨现有技术的问题、应用场景及未来发展方向。
首先，我们需要了解什么是碰撞检测技术。
简单来说，碰撞检测技术用于判断虚拟物体之间或虚拟物体与真实物体之间是否存在碰撞。
在虚拟环境中，通过使用碰撞检测技术，可以使用户在互动中感受到真实的物体碰撞和交互。
目前，虚拟现实中常用的碰撞检测技术主要可以分为基于物体表示（Object Representation）和基于碰撞检测算法（Collision Detection Algorithm）两种方法。
基于物体表示的碰撞检测技术主要是通过建立虚拟物体的几何模型或包围盒来表示对象，然后比较对象之间的位置、大小和形状等属性来判断是否存在碰撞。
这种方法的优点是实现简单、计算效率高。
常见的基于物体表示的碰撞检测技术包括几何模型法、包围盒法和模型缩减法。
几何模型法是一种利用虚拟物体的精确几何模型进行碰撞检测的方法。
对于每个虚拟物体，系统需要记录其精确的顶点坐标、面片信息等，然后通过对比两个物体的模型来判断是否碰撞。
这种方法的精度高，可以准确地检测碰撞，但计算复杂度也较高。
包围盒法是指使用简化的盒状模型来表示虚拟物体，并将碰撞检测的过程转化为盒子之间的相交关系。
由于盒子的计算量较小，所以这种方法在碰撞检测中较为常用。
但缺点是无法精确地检测物体之间的碰撞。
模型缩减法是一种更高级的碰撞检测技术，它通过将复杂的几何模型进行简化，如使用多边形网格等，以提高碰撞检测的速度和精度。
另一种常见的碰撞检测技术是基于碰撞检测算法的方法。
这种方法主要通过数学计算和物理模拟来判断碰撞并模拟物理反应。
常见的基于碰撞检测算法的技术包括分离轴测试法、基于网格的碰撞检测法和基于约束动力学的碰撞检测法。
虚拟现实技术基础知识单选题100道及答案解析
虚拟现实技术基础知识单选题100道及答案解析1. 虚拟现实技术的核心特征不包括（）A. 沉浸感B. 交互性C. 想象性D. 独立性答案：D解析：虚拟现实技术的核心特征包括沉浸感、交互性和想象性，独立性不属于其核心特征。
2. 以下哪项不是虚拟现实系统的关键技术（）A. 立体显示技术B. 环境建模技术C. 人工智能技术D. 触觉反馈技术答案：C解析：人工智能技术并非虚拟现实系统的关键技术，其他选项均是关键技术。
3. 在虚拟现实中，用于模拟用户与虚拟环境之间交互的技术是（）A. 动作捕捉技术B. 语音识别技术C. 手势识别技术D. 以上都是答案：D解析：动作捕捉技术、语音识别技术和手势识别技术都可用于模拟用户与虚拟环境的交互。
4. 虚拟现实系统中，能让用户感受到物体的重量和质感的设备是（）A. 力反馈设备B. 位置跟踪器C. 数据手套D. 头盔显示器答案：A解析：力反馈设备可以让用户感受到虚拟物体的重量和质感。
5. 以下哪种技术可以提高虚拟现实场景的真实感（）A. 光线追踪技术B. 纹理映射技术C. 多边形建模技术D. 以上都是答案：D解析：光线追踪技术、纹理映射技术和多边形建模技术都有助于提高虚拟现实场景的真实感。
6. 虚拟现实的英文缩写是（）A. VRB. ARC. MRD. CR答案：A解析：VR 是虚拟现实（Virtual Reality）的英文缩写。
7. 以下哪项不是虚拟现实的应用领域（）A. 教育B. 医疗C. 金融D. 游戏答案：C解析：教育、医疗和游戏都是虚拟现实常见的应用领域，金融相对较少应用。
8. 能够实现虚拟现实中用户位置跟踪的设备是（）A. 惯性传感器B. 全球定位系统C. 电磁跟踪器D. 以上都是答案：D解析：惯性传感器、全球定位系统和电磁跟踪器都可用于用户位置跟踪。
9. 虚拟现实中的建模方法不包括（）A. 几何建模B. 物理建模C. 行为建模D. 情感建模答案：D解析：虚拟现实中的建模方法通常包括几何建模、物理建模和行为建模，情感建模较少涉及。
《三维场景中碰撞检测技术的研究》范文
《三维场景中碰撞检测技术的研究》篇一一、引言在三维计算机图形学、虚拟现实以及计算机游戏中，碰撞检测技术是一项至关重要的技术。
它负责确保物体在三维空间中的运动不会相互穿插或碰撞，从而为用户提供逼真的视觉体验和交互感受。
随着技术的不断进步，三维场景的复杂性和实时性要求日益增长，这为碰撞检测技术带来了新的挑战和机遇。
本文将详细研究三维场景中碰撞检测技术的发展现状、相关技术和未来趋势。
二、三维场景碰撞检测技术的背景与意义在三维场景中，物体的运动常常受到其物理属性的限制和环境的约束，这就要求我们必须有一种有效的方法来检测和管理物体间的碰撞。
碰撞检测技术不仅可以增强虚拟世界的真实感，还可以为动画制作、机器人运动规划、车辆仿真等领域提供技术支持。
因此，研究三维场景中的碰撞检测技术具有重要的理论价值和实际应用意义。
三、三维场景碰撞检测技术的发展现状1. 传统碰撞检测技术：传统的碰撞检测方法主要依赖于空间分割、包围盒层次结构等技术。
这些方法虽然简单有效，但在处理复杂的三维场景时，其效率和准确性往往难以满足需求。
2. 高级碰撞检测技术：随着计算机技术的进步，基于物理模型的碰撞检测技术逐渐兴起。
这些技术利用物理引擎和数学模型来模拟和预测物体的运动轨迹，从而更准确地检测碰撞。
此外，基于深度学习的碰撞检测方法也成为了研究的热点，其通过学习大量的数据来提高碰撞检测的效率和准确性。
四、关键技术与算法分析1. 空间分割法：通过将三维空间划分为多个子空间，仅在可能发生碰撞的子空间中进行碰撞检测，从而提高效率。
2. 包围盒层次结构法：利用不同层次的包围盒（如轴对齐包围盒、方向包围盒等）来近似表示物体的形状，从而快速排除不可能发生碰撞的物体。
3. 物理引擎模拟法：通过物理引擎来模拟物体的运动和相互作用力，从而预测可能的碰撞位置和时间。
这种方法在处理动态和复杂的三维场景时具有很高的准确性。
4. 深度学习方法：基于深度学习的碰撞检测方法通过训练神经网络来学习物体间的相互作用和碰撞模式，从而在短时间内完成高精度的碰撞检测。
基于虚拟现实过程中的碰撞检测算法优化的研究
Ｕ ｐ ｄ ａ ｔ ｅ （ 实体 ） ； ｝
ｕ ｐ ｄ ａ ｔ ｅ （ 实体１ ： ｆ 实体． ｏ ｌ ｄｐ ｏ ｓ ｉ ｔ ｉ ０ ｎ ： ＝ 实体 ． ｃ ｕ ｒ ｒ ｅ ｎ ｔ — ｐ ｏ ｓ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ；
— ＿
３ ． ２ Ｂ Ｓ Ｐ二 叉 树
Ｂ Ｓ Ｐ树是一种高效 的空间分割法对任意两个不相交 的凸多边形 ． 它们之间总存在一个平面将它们划分在两个空间 一个称为“ 平面划 ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ； 分实体” 法的过滤方法就是利用了此原理 Ｂ Ｓ Ｐ 树可 以很好地实 现该 Ｉ ｆ（ Ｃ ｏ ｌ ｌ ｉ ｄ ｉ ｎ ｇ（ 实体） ）实体 ． ｃ ｕ ｒ ｒ ｅ ｎ ｔ ｐ ｏ ｓ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ： ＝实体 ． ｏ ｌ ｄ ｐｏｓ 过滤 。Ｅ Ｓ Ｐ 树包含的是平面的层级 ． 其每一个平面都将一个 区域 的空 Ｃ ０ ｌ ｌ ｉ ｄ ｉ ｎ ｇ（ 当前实体） 一ｂ ｏ ０ ｌ ： ｛ Ｆ ｏ ｒ （ 对每一个 虚拟场景 中的实体） 间分割成两个子空间 可将 实体表 面的一部分作为 的叶节点 的平 面 ． ｆ ｉ ｆ （ （ 当前实体 Ｉ 一目标实体 ） ａ ｎ ｄ （ Ｅ ｎ ｔ ｉ ｔ ｉ ｅ ｓ Ｃ ｏ ｌ ｌ ｉ ｄ ｅ ｆ 当前实体 ， 目标 该平 面的一个子空 间代表 实体的 内部 ，而另 一个代表实体 的外部 空 间。具有 ｎ 个节点 的二叉 树可在 ０（ １ ｏ ｇ （ ｎ ） ） 次 内完成搜索 ． 而碰撞 检测 实体） ） ｒ ｅ ｔ ｕ ｎ ｒ ｔ ｒ ｕ ｅ ； ） 的基 础就是搜索 Ｂ Ｓ Ｐ树能很好地应用 于两实体 的相 交检测 采用 ｒ ｅ ｔ ｕ ｒ ｎ ｆ ａ ｌ ｓ ｅ ； ｌ Ｂ Ｓ Ｐ 树 的 目的就是利用其空 间划分 的特性剔除 “ 无用 的” 多边形 ． 以达 Ｅ ｎ ｉ ｔ ｉ ｅ ｓＣ ｏ ｌ ｌ ｉ ｄ ｅ （ ｅ ｌ ， ｅ ２ ） ｂ ｏ ｏ １ ： ｛ Ｆ ｏ ｒ （ 对于实体 ｅ ｌ 中的每一个多边 形 ｐ １ ） 到加速碰撞检测的效果。如果正对实体 Ａ和 Ｂ 进行碰撞检侧 ． 若 已知 Ａ完全位于与 Ｂ相切的平面 Ｐ的某一边 ． 则仅 需检测 Ａ与 Ｂ中与 Ａ ｛ Ｆ ｏ ｒ （ 对于实体 ｅ ２中的每一个多边形 ｐ ２ ） 在一侧 的部分 的接触情况 。因此在对 Ｂ的 Ｅ Ｓ Ｐ 树进行遍历 ． 以检测 Ａ ｛ ｉ ｆ（ ｐ ｏ ｌ ｙ ｇ ｏ ｎ ｓ — ｉ ｎ ｔ ｅ ｒ ｓ ｅ ｅ ｔ （ ｐ ｌ ， ｐ ２ ） ） ｒ ｅ ｔ ｕ ｒ ｎ ｔ ｕ ｒ ｅ ； ｝ 的包 围球体是否与节 点的平面相交 时 ．就可忽略许 多 Ｂ中不会 与 Ａ ） 相碰撞 的多边形 对 于 Ｂ中的每一个多边形 都需用此方法过滤 在实 ｒ ｅ ｔ ｕ ｒ ｎｆ ａ ｌ ｓ ｅ ；Ｊ 常将两实 体 中较小 的实体 作为 Ａ ， 较大 的实体作为 Ｂ． 实体 以上循环 中的多边形都要求是 凸多边形 ． 这样就 能更容易 、 更快 际应用时 ． 速地确定多边形的相交。其 中 ｐ ｏ ｌ ｖ ｇ ｏ ｎ ｓ ｉ ｎ ｔ ｅ ｒ ｓ ｅ ｃ ｔ 是检测两个凸多边 形 的大小以其包 围球体 的半径作为判断的标准 这样做是为了更 多地减 相交 的模块 当检测到物体 发生碰撞时 ． 可 以通过将 它们移 回原来 的 少需考虑的多边形 的数量 。 ３ － ３预先检测碰撞 起始位置米消除碰撞 因为存移动前 的物体位置是“ 安全 ” 的位 置 ． 那 经过以上优化 ， 碰撞检测 的速度 已大有提高 。但仍有进一步提 高 么移动后 ． 它也可能仍是“ 安全” 的位置 另一种处理方法是对整个 虚 并与其发生碰撞 ． 若速度合理 ． 你 拟空 间进行搜 索 ． 为物体找一 个新的位置 ． 但此方 法相 当耗 费计算 时 的可能性。设想若你朝一堵墙运动 ， 则你 的实体 的一些顶点将极可能位 于端 内 通过 找 间 对 于前一种方法也存在着潜在的危险当将一个物体移 回其前一起 将不会穿过墙壁 ． 即可检测 出碰 撞 ． 此方法成 为 始位置时 ． 必须确信该位置的“ 安全 ” 性 若此 时已有 其它物体移动到 出每一实体上位 于其它实体 内的顶点 ． 若 Ａ的一个顶点位于实体 Ｂ内． 就可知它们存 在 此位 置． 则必须将它们也进行碰撞检测后移 回其原 始位置最糟糕的情 碰撞预检测 例如 ， 况可能是必须依次将整 个场景 中的每一个 物体都逆序移 回各 自的起 碰撞． 无须进行任何多边形 相交 的检测 。虽然 ， 此方法不足 以完全确定 始位 置． 以上的碰撞检测算法是最基本 、 最简单 的碰撞检测方法 ． 但也 个碰撞 的发生 ． 但它确实比多边形 比较 的方法快 多了 另一种预先 再 是速度板慢的碰撞检测算法 ｉ １ 若有两个实体 ． 每一个都有 １ ０ ０ 个多边 检测 的方法是判断两个实体的包围盒是否相互叠置 ．若相互叠置 ． 形． 当它们发生相撞 时 ． 则上述算法 中的 Ｅ ｎ ｉ ｔ ｉ ｅ ｓ Ｃ ｏ ｌ ｌ ｉ ｄ ｅ 模块将被执行 用平 面分割实体 的方法进行检测 １ ０ ０ ＂ １ ０ ０次 两个多边形相交 的检测是需耗费 时间的 ． 现在的计算机 ４ ． 结 论 可在瞬间轻松地完成 １ ０ ０ ０ ０次计算 ． 但若对场景 中的每一对可能发生 使用过滤方法和 Ｂ Ｓ Ｐ树极大地提高 了碰撞检测的速度 ． 但仍然还 碰撞 的物体都进行 １ ０ ０ ０ ０ 次检测 ． 那么要在一秒 内对整个场景刷新 多 存 在进一 步提高速度 的可能 。Ｂ Ｓ Ｐ树的构建需经过大量的计算 ． 一旦 次． 其计算量就十分巨大了 ． 这是该算法速度极慢的原因 建立就很难修改 。 因此 ， Ｂ Ｓ Ｐ 树不适合实体形状发生形变的情况 随着 人们对碰撞 检测算法 的深入研究 ． 新 的算法将不断 出现 在可预见 的 ２ ． 碰撞检测的初步优化方法 减少 内 对慢速算法进行改造的一种有效方法是对其进行 “ 过滤” ． 滤去不 未来碰撞 检测领 域的研究 主要将集 中在如何提高检测 的速度 、 存 的占用 、 提高检测 的精度等方面 。 如果能在算法层面有更大的突破 ． 需要 的数据 以减少不必要的计算 常用 的“ 过滤” 方法有以下两种 ： 相信碰撞检测的应用将 会更具 高度 的真实感 ．可在交通事故 分析 、 货 ２ ． １ 分割过滤法
虚拟场景中的碰撞检测算法
虚拟场景中的碰撞检测算法作者：马登武， 孙隆和， 佟明安作者单位：西北工业大学,陕西,西安,710072刊名：火力与指挥控制英文刊名：FIRE CONTROL & COMMAND CONTROL年，卷(期)：2004,29(4)被引用次数：15次参考文献(4条)1.Klosowski J T;Teld M Efficient Collision Detection Using Bounding Volume Hierarchies of K-DOPs[外文期刊] 1998(01)2.Moore M;Wilhelms J Collision Detection and Response for Computer Animation[外文期刊] 19883.Hubbard P M Collision Detection for Intersection Graphics Application[外文期刊] 1995(03)4.Gottschalk S;Lin M C;Manocha D OBBTree: A Hierarchical Structure for Rapid Interference Detection 1996引证文献(15条)1.陈亚东.胡建平.王丽城市地下三维管网建模技术研究[期刊论文]-计算机与现代化 2010(8)2.郭亨波.倪丽萍.蒋欣地下空间轴向包围盒树三维碰撞检测算法研究[期刊论文]-地下空间与工程学报 2010(4)3.基于Virtools的虚拟家居漫游系统的设计与实现[期刊论文]-计算机工程与科学 2009(12)4.王伟.马峻.刘伟基于OBB包围盒的碰撞检测研究与应用[期刊论文]-计算机仿真 2009(9)5.耿文涛.武旭东.刘虎.武哲基于Virtools的战斗机挂弹仿真[期刊论文]-飞机设计 2009(1)6.边美玲.任建平包围盒碰撞检测技术的研究[期刊论文]-机械管理开发 2008(2)7.何伟.李勇.苏虎碰撞检测中的包围盒方法[期刊论文]-重庆工学院学报（自然科学版） 2007(12)8.陈雷.伊明.陈二雷基于包围盒的碰撞检测算法研究[期刊论文]-电脑知识与技术（学术交流） 2007(14)9.彭巧梅.彭双根.陈玉德基于Virtools的碰撞检测技术的研究与应用[期刊论文]-佳木斯大学学报（自然科学版） 2007(3)10.董明助渔模块中鱼群仿真的研究[学位论文]硕士 200711.史晶晶.张桦.程朋亮智能化虚拟人感知模型的一种探索性研究[期刊论文]-天津理工大学学报 2006(4)12.李天信基于装配特征的快速装配仿真技术研究及应用[学位论文]硕士 200613.张红朴实时分布仿真环境下的视景仿真技术研究[学位论文]硕士 200614.王蕾工业智能监控软件中的可视化技术应用与研究[学位论文]硕士 200515.王忠五轴数控加工干涉检查技术的研究[学位论文]硕士 2005本文链接：/Periodical_hlyzhkz200404014.aspx。
3d碰撞检测公式_解释说明以及概述
3d碰撞检测公式解释说明以及概述1. 引言1.1 概述在计算机图形学和虚拟现实领域中，碰撞检测是一个关键的概念。
它用于判断模型、物体或粒子之间是否发生了碰撞，并在碰撞发生时进行相应的处理。
而3D 碰撞检测则是在三维空间中进行碰撞检测的一种技术。
1.2 文章结构本文将以以下方式组织内容：首先介绍3D碰撞检测的定义和应用领域。
接着，我们将详细解释常用的3D碰撞检测算法和公式，包括其基本原理和数学基础。
最后，我们将通过实际案例和应用示例来分析这些算法和公式在实践中的应用效果。
1.3 目的本文旨在提供对于3D碰撞检测公式的全面解释说明并概述相关内容。
希望通过阐述其基本原理、常用算法以及具体应用案例，读者能够深入理解3D碰撞检测的工作原理及其在各个领域中的重要性。
同时，我们也致力于探讨未来可能的研究方向和发展趋势，以期推动该领域的发展和创新。
2. 3D碰撞检测公式解释说明：2.1 什么是3D碰撞检测：在计算机图形学和游戏开发中，3D碰撞检测是一种用于判断物体是否相交或触碰到其他物体的技术。
它可以应用在虚拟现实、模拟仿真、游戏物理引擎等领域。
2.2 碰撞检测的应用领域：3D碰撞检测广泛应用于各种领域，例如电子游戏中的角色碰撞、场景中物体的重叠、交通仿真中车辆的碰撞等。
它为模拟真实世界中的物体行为提供了必要的信息，并且对于增强用户体验和提升应用效果至关重要。
2.3 常用的3D碰撞检测算法和公式：在进行3D碰撞检测时，常用的方法包括包围盒检测、距离函数法、光线投射法等。
其中，包围盒检测是一种简单有效的方法，它利用一个立方体或长方体将物体包围起来，并通过比较边界框之间是否存在重叠来判断是否碰撞。
距离函数法则通过计算两个物体之间的最短距离，从而判断是否相交。
而光线投射法则利用射线与物体表面的交点来进行碰撞检测。
在碰撞检测中，常用的数学公式包括向量点乘、向量叉乘、矩阵变换等。
向量点乘可以用来计算两个向量之间的夹角和投影关系，从而判断两个物体之间的相对方位。
《三维场景中碰撞检测技术的研究》范文
《三维场景中碰撞检测技术的研究》篇一一、引言随着三维技术的快速发展，三维场景在各个领域的应用越来越广泛，如游戏开发、虚拟现实、机器人技术等。
在这些应用中，碰撞检测技术起着至关重要的作用，它能够确保物体在三维空间中的运动是合理且安全的。
本文将重点研究三维场景中碰撞检测技术，深入探讨其原理、方法以及应用领域。
二、三维碰撞检测技术的原理三维碰撞检测技术是指在三维场景中，通过计算和分析物体之间的空间关系，判断物体之间是否发生碰撞的技术。
其原理主要包括以下几个方面：1. 空间分割：将三维场景划分为多个小的空间区域，通过判断物体所在的空间区域来判断其是否可能发生碰撞。
2. 包围盒技术：利用物体的包围盒来快速排除不可能发生碰撞的物体，提高碰撞检测的效率。
3. 精确碰撞检测：当空间分割和包围盒技术确定可能发生碰撞的物体后，需要进行精确的碰撞检测，包括点-点、点-面、面-面等类型的碰撞检测。
三、三维碰撞检测技术的方法根据不同的应用场景和需求，三维碰撞检测技术可以采用多种方法，主要包括以下几种：1. 网格法：通过将三维场景中的物体表示为网格模型，然后计算网格之间的交集来判断是否发生碰撞。
这种方法适用于复杂的三维场景和动态的物体。
2. 层次包围盒法：利用不同级别的包围盒来逐步排除不可能发生碰撞的物体，最后进行精确的碰撞检测。
这种方法能够提高碰撞检测的效率。
3. 空间数据结构法：利用空间数据结构（如八叉树、四叉树等）来组织和管理三维场景中的物体，通过查询空间数据结构来判断物体之间是否可能发生碰撞。
四、三维碰撞检测技术的应用领域三维碰撞检测技术在各个领域都有广泛的应用，主要包括以下几个方面：1. 游戏开发：在游戏开发中，碰撞检测技术用于确保游戏角色的运动合理且安全，避免出现穿透等不合理的现象。
2. 虚拟现实：在虚拟现实中，碰撞检测技术用于模拟真实的物理世界，提高用户的沉浸感和真实感。
3. 机器人技术：在机器人技术中，碰撞检测技术用于确保机器人在运动过程中不会与周围环境发生碰撞，提高机器人的安全性和可靠性。
基于虚拟环境中织物碰撞检测仿真研究
ＡＢＳ ＴＲＡＣＴ： ｓ ａ ｃ ａ ｒｃ ｃ ｌ ｓｏ ｅｅ ｔ ｎ ｐ ｏ ｌｍ． Ｉ ｒ ｄ ｔ ｎ ｌ ｆ ｒｃ ｓ ｌｔ ｎ ｍｅ ｏ ｓ ｈｅ ｐ ｏ ｌｍｓ Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ｆｂ ｏｌ ｉｎ ｄ ｔｃｉ ｒ ｂ ｅ ｉ ｉ ｏ ｎ ｔ ｉ ｏ ａ ａ ｉ ｉ ａ ｉ ｔ ｄ ，ｔ ｒ ｂ ｅ ａ ｉ ｂ ｍｕ ｏ ｈ
， ＝ ｍ ｇ ｔ （） ３
一
—
—
结构 弹簧
…
‘剪切 弹簧
其 中， 为质点 ｉ 在时刻 ｔ 所受 的重力 ， ｍ 为质点 ｉ 的质量 ， ｇ
… 柔性 弹簧
是地球引力 的加 速度 ， 为一 常数值 。空气 动力 学 和流 体力 学 给出了空气运动 的流场 ， 为了简化计算 过程但 同时保证 真实性 ， 我们定义一个平行方 向的风力场 ， 风力 为 则
虚拟穿衣中织物模型的建立和碰撞检测的处理
虚拟穿衣中织物模型的建立和碰撞检测的处理【摘要】本文主要介绍了虚拟穿衣中织物模型的建立和碰撞检测处理方法。
在我们首先介绍了背景和研究意义，明确了研究的目的。
在我们讨论了虚拟穿衣模型和织物模型的建立方法，详细介绍了碰撞检测技术及其在虚拟穿衣中的应用。
结合实际案例，提出了虚拟穿衣中的碰撞检测处理方法和碰撞检测算法。
在总结了本文讨论的内容，并展望了未来的研究方向。
通过本文的研究，可以为虚拟穿衣技术的发展提供参考，提高穿衣模拟的真实感和效率。
【关键词】虚拟穿衣，织物模型，碰撞检测，模型建立，技术处理，算法，总结，展望未来，研究方向1. 引言1.1 背景介绍虚拟穿衣技术是一种利用计算机图形学和虚拟现实技术，让人们通过虚拟场景实现试穿服装的技术。
随着互联网和电子商务的发展，虚拟穿衣技术在在线购物和线下试衣间体验中得到了广泛应用。
穿衣模型的建立和碰撞检测是虚拟穿衣技术中的核心问题，关系到虚拟试衣的真实性和效果。
穿衣模型的建立涉及到服装的三维建模和人体建模，需要考虑服装的材质、款式和与人体的贴合度。
织物模型的建立方法包括布料仿真技术和纺织结构建模，可以实现不同材质和风格的服装模拟。
碰撞检测技术是指在虚拟场景中检测物体之间是否发生碰撞，避免服装和人体之间的重叠和交叉现象。
在虚拟穿衣中，碰撞检测处理方法和碰撞检测算法至关重要，可以有效提高虚拟试穿的真实性和交互性。
通过对虚拟穿衣中织物模型的建立和碰撞检测的深入研究，可以进一步完善虚拟试衣技术，提升用户体验和购物体验。
1.2 研究意义虚拟穿衣技术是一种基于计算机图形学和虚拟现实技术的新型应用，已经在电子商务、时尚设计和娱乐等领域得到广泛应用。
通过虚拟穿衣技术，消费者可以在电子设备上实时试穿各种服装，无需亲自到实体店铺试穿，大大提高了购物的便利性和舒适度。
虚拟穿衣中织物模型的建立和碰撞检测是虚拟穿衣技术中的重要问题之一。
建立真实织物模型可以让虚拟试穿的效果更加逼真和具有真实感，提升用户体验；而碰撞检测则能够避免服装与人体模型之间的穿插现象，保证试穿效果的准确性和稳定性。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
三维虚拟环境中碰撞检测技术研究
黄志平
（徐州生物工程职业技术学院，徐州221006）
摘要：在虚拟漫游系统中，为了实现虚拟环境的真实性，提高用户在虚拟环境中的沉浸感，碰撞检测技术的运用起着关键作用。
本文简单介绍了碰撞检
测技术一些基本知识，重点研究了碰撞检测的算法。
关键词：三维虚拟环境；碰撞检测技术；算法
在漫游系统中，为了使虚拟现实更加逼真，让场景具有真实性，就应该避免漫游时穿墙而过的情况发生，完成对任意复杂场景的高效碰撞检测，碰撞检测技术对建模基本没有限制。
使用碰撞检测技术可以使体验者在漫游虚拟场景时，遇到墙体、栏杆等障碍物时能够停止，而不会出现虚拟角色穿越墙体的“穿帮”情况发生。
如果虚拟角色遇到楼梯等台阶物体时也能实现正常的爬楼梯效果。
本文研究了在三维虚拟场景中运用碰撞检测技术，可以使虚拟场景更加真实，让体验者浏览时能够沉浸其中，犹如在真实虚拟环境中一样。
碰撞检测在三维虚拟场景中起着非常重要的作用，因此，本文对碰撞检测技术进行深入的研究。
由于碰撞检测实时性要求很强，在碰撞检测时模型复杂很多，因此有多种在不同情形下的碰撞检测算法。
目前在对于三维图形的碰撞检测应用较多的是层次包围盒方法和空间分割法。
空间分割法是将物体划分成多个的网格，然后进行相交测试，空间分割法优点是存储量大但是灵活性较差。
包围盒的原理使对物体周围构造包围盒，只有模型外面的包围盒相交时才计算物体间的相交，包围盒法构造相对简单，使用的是相交测试。
本文重点研究包围盒方法，包围盒方法主要包括：AABB包围盒，包围球，OBB层次包围盒和k-DOPs。
包围盒的方法很多，对于包围盒的形状选择要根据具体条件，比如应用领域、包含的约束条件不同等等。
碰撞检测算法，可以使用一个函数分析
=++
T NvxCv NpxCp NuxCu
其中：
T是碰撞检测的总耗费；
Nv是参与重叠测试的包围盒的对数，Cv是一对包围盒做重叠测试的耗费；
Np是参与求交测试的几何元的对数，Cp是一对几何元做求交测试的耗费；
Nu是物体运动后包围盒层次需要修改的结点个数，Cu是修改一个结点的耗费；
根据T这一耗费函数，可以推测理想的包围盒应满足如下要求：
在各层次上紧凑地逼近输入模型及其子部分，以减少Nv 、Np ；
支持快速为一对包围盒做重叠测试，以减少Cv ；
当物体旋转或平移时，支持对其包围盒层次中结点的快速修改，以减少Cu 。
1、包围盒AABB （axis aligned bounding boxes ）
AABB 是指包含该对象且边平行于坐标轴的最小正六面体。
基于AABB 碰撞检测系统的有I-collide 、SOLID 等。
AABB 间相交检测较为简单，但是它的的密闭性比较差，会出现很大的边角缝隙，所以会导致很多多余的相交测试[3]。
这种情况下，需要减少Cv 、Cu ，还可能需要同时增加Np 。
2、包围球（spheres ）
包围球和AABB 类似，它的特点是比较简单但紧凑性不好，包围球顾名思义就是包围碰撞检测对象的最小球体。
两个包围球(ｃ1,ｒ1)和(ｃ2,ｒ2)，当|ｃ1-ｃ2| ＜（ｒ1+ｒ2），即两个包围球的中心距离比两包围球的半径之和小，那么这两个包围球是相交的，然后再进一步判断(ｃ1-ｃ2)·(ｃ1-ｃ2) ＜(ｒ1+ｒ2)*2。
因此包围球间的相交测试需要4次加减运算、4次乘法运算和1次比较运算。
3、方向包围盒OBB(oriented bounding box)
OBB 最大的优点是方向的任意性，这个优点是能够按照被包围物体的形状最大限度的包围该物体，因而OBB 的相交测试也是复杂的。
创建一个对象的OBB 树包括两个过程：
1)为了表示该对象的多边形集合计算一个OBB 包围盒
第一步是将多边形通过分割的方法形成三角片。
其次使用一阶以及二阶方法统计组成物体的全部三角片的顶点，求出协方差矩阵C 和均值U ，设第设第i 个三角片的顶点是pi,qi,ri ，则是
1311,33n i i i
i n i i i i i i jk j k j k j k i p q r n C p p q q r r j k n μ=------==++=++≤≤∑∑ 其中n 是三角片个数，i p -=i p -μ，i q -=i q -μ，i
r -=i r -μ C 是一个对称矩阵，而对称矩阵的特征根是正交的。
将C 的3个特征根归一化，作为一个基。
这样，创建出来的包围盒与物体空隙小，较紧凑。
2)将OBB 组成树状结构
OBB 树状结构是指创建包围盒层次结构包括自底向上和自顶向下两种，自底向上是将物体的单个多边形分别计算包围盒，对这些包围盒逐步合并形成更大的包围盒，一直到最后形成一棵树；自顶向下则是先计算整体包围盒，后在对物体
剖分计算，直到不能再分为止。
随着科研人员对碰撞检测技术研究的不断深入，将有更多新的算法不断出现，这些新的算法必将进一步提高检测的速度和精度，减少占用的内存，使得三维虚拟场景的碰撞效果更加逼真。
参考文献
[1] 付九州.虚拟现实环境中的碰撞检测算法研究[D].郑州：郑州大学.2006.
[2] 邹益胜,丁国富,许明恒.实时碰撞检测算法综述[J].计算机应用研究.2008,25(1):8-12.。