[发明专利]一种动物体模型层次划分方法

说明书

技术领域

本发明涉及虚拟现实领域，特别涉及一种用于冲突检测的动物体模型层次划分方法。

背景技术

在虚拟现实领域中，不可避免地要实现对动物体的模拟，而在动物体的模拟中，人体模拟又是其中一种最为常见的应用。

在现实世界中，人体总是同各种物体相接触，如身体穿着的服饰、睡眠使用的床垫被子等。若要在计算机生成空间中真实地描述客观世界，包括客观世界中的各种人物、物品以及他们的运动，需要对人体模型和其周围相关的物体模型进行运动仿真或动画模拟。在运动仿真和动画模拟过程中的关键问题之一是在仿真或动画模拟过程中对人体模型和其他物体进行空间位置的冲突检测，特别在人体运动状态下，还需要处理人体模型各肢体部位之间的位置冲突。

对待检测物体进行层次划分，是加速冲突检测的有效策略之一。这一策略对于静止物体，或者虽有运动但本身不存在表面变形的物体非常有效。现有技术中的层次划分方法是根据物体表面顶点的位置来划分物体的层次，该方法的简要操作步骤如下：

1、根据物体表面全部顶点的位置信息，确定根节点的信息，所述根节点的信息通常是包围盒的几何信息；

2、从根节点开始对节点进行子分，直到叶节点小于一定阈值。

在参考文献中有对上述方法的详细说明，如参考文献1“碰撞检测问题研究综述，洪嘉振，软件学报(ISSN 1000-9825)，1999年/10卷/5期，页码：545-551”；参考文献2“Collision Detection in Interactive 3D Environments(三维交互环境中的冲突检测方法)，Gino van den Bergen，ISBN：978-1-55860-801-6；出版时间：2003”；参考文献3“3D Collision Detection：A Survey(综述三维冲突检测)，P.Jiménez and F.Thomas and C.Torras，Computers and Graphics(ISSN：0097-8493)，2001年/25卷/2期，页码：269--285”。

在后续的冲突检测过程中，物体通过上述层次划分方法实现层次划分后，如果其表面某些顶点的位置信息发生变化，则需要对这些顶点所在的全部节点的信息进行更新。而包括人体模型在内的动物体模型则具有表面拓扑结构复杂、运动情况下肢体各部分相对位移严重的特点，因此动物体模型在运动时，动物体表面顶点的绝对位置和相对位置信息都会发生变化。如果采用现有的层次划分方法对动物体模型进行处理，则在动物体模型进行运动时，需要在每一时刻对层次中的节点数据进行不断更新，这种处理方式需要耗费大量的时间，并占用计算资源，不利于提高冲突检测的速度和效率。

发明内容

本发明的目的是克服现有的动物体模型层次划分方法在划分后，当动物体运动时需要耗费大量时间和计算资源对动物体模型表面上的顶点进行更新的缺陷，从而提供一种高效的动物体模型层次划分方法。

为了实现上述目的，本发明提供了一种动物体模型层次划分方法，包括以下步骤：

步骤1)、输入动物体模型；所述动物体模型包括骨骼模型与皮肤表面模型，所述皮肤表面模型中的顶点与所述骨骼模型中的骨骼存在绑定关系；所述绑定关系中还包括用于描述所属骨骼模型中的关节对所述顶点影响大小的权值；

步骤2)、根据所述皮肤表面模型顶点与骨骼间的绑定关系，将所述皮肤表面模型划分为多个块；

步骤3)、在每个所述块中，将块中对应的骨骼划分成多个段，并根据所述皮肤表面模型上的顶点到骨骼投影的投影点的位置，将所述顶点划分到所述投影点所属的段中；

步骤4)、在每个所述块中，建立一个一根轴与所述块中骨骼所在直线重合的局部坐标系，并将所述局部坐标系与所述骨骼垂直的平面按照极坐标角度划分为多个片断，然后在每个所述段中，根据所述顶点到骨骼的垂线在所述局部坐标系中与坐标轴间的夹角，将所述顶点划分到与所述夹角对应的片断。

上述技术方案中，所述的步骤2)具体包括以下步骤：

步骤2-1)、遍历所述皮肤表面模型上的所有顶点；

步骤2-2)、对于当前顶点，读取该顶点与所述骨骼绑定关系相关的信息，选取对所述顶点影响权值最大的关节，将所述顶点划分到所选取关节附属的块中；

步骤2-3)、判断是否遍历完皮肤表面模型中的所有顶点，若没有，读取下一个顶点，并重新执行步骤2-2)，否则，执行步骤3)。

上述技术方案中，所述的步骤3)具体包括以下步骤：

步骤3-1)、遍历所述的块；