[发明专利]一种应用于遥操作三维视景仿真的三角形相交检测方法

说明书

技术领域

本发明属于虚拟现实及空间遥操作的三维仿真显示领域，涉及一种图形碰撞检测方法，具体涉及一种应用于遥操作三维视景仿真的三角形相交检测方法。

背景技术

遥操作在空间攻防对抗领域发挥着重要作用，使用空间机器人来完成各类空间任务是空间发展趋势，规避障碍等技术具有极重要的应用前景。然而由于时延的存在，滞后的视觉、力觉等反馈信息无法为操作者提供实时的临场感，容易误导操作者的操作行为，进而影响遥操作任务的安全执行。

遥操作技术最重要的问题是克服时延，提升操作者的临场感，因此采用预测仿真技术将操作对象的预测模型通过三维图形显示出来，操作者与预测模型交互。由于操作者与虚拟空间机器人模型之间没有延时，因此虚拟空间机器人模型可以立即响应操作者的输入，补偿了时延对操作者的影响。

然而，要保证操作者与预测模型交互的实时性，取决于模型仿真计算的速度，而图形预测最耗时的部分在于碰撞检测，当模型需要进行精细碰撞检测时，碰撞检测耗时更长，而精细碰撞检测要求对模型的每对三角形面片进行相交测试。

发明内容

本发明的目的在于解决上述现有技术中的问题，提供一种应用于遥操作三维视景仿真的三角形相交检测方法。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种应用于遥操作三维视景仿真的三角形相交检测方法，设两个三维空间的任意三角形ΔP₁P₂P₃和ΔQ₁Q₂Q₃，其顶点P₁、P₂、P₃和Q₁、Q₂、Q₃均为逆时针顺序，其中，三角形ΔP₁P₂P₃为包围手抓模型的三角形面片，ΔQ₁Q₂Q₃为包围手抓模型操作对象的预测模型的三角形面片，具体检测方法包括以下步骤：

步骤一：建立计算坐标系

以ΔP₁P₂P₃的顶点P₁为原点，p₁与p₂分别为两个基向量，建立x^*y^*平面，其中p₁＝P₂-P₁，p₂＝P₃-P₁；p₁、p₂及其法向量p₁×p₂构成坐标系x^*y^*z^*的三个基向量，计算[p₁ p₂ p₁×p₂]的逆矩阵为[p₁ p₂ p₁×p₂]^-1，遍历预测模型的三角形面片；

步骤二：顶点坐标变换

设ΔQ₁Q₂Q₃的顶点Q_i在坐标系x^*y^*z^*下的坐标为Q_i^*，则：

其中1≤i≤3代表三个顶点，Q_ix、Q_iy、Q_iz表示Q_i的三个分量，表示Q_i^*的三个分量；

步骤三：判断ΔQ₁Q₂Q₃与ΔP₁P₂P₃所在平面的位置关系

判断Q_i^*的z^*分量，其中1≤i≤3：