[发明专利]一种软体碰撞检测方法

说明书

本发明公开了一种软体碰撞检测方法，具体为：对虚拟环境中的运动物体和静止物体建立Sphere包围盒；当运动物体向静止物体靠近时，确定碰撞方向向量；根据静止物体或运动物体的中心点及碰撞方向向量分别建立空间切割平面，确定静止物体和运动物体的预估碰撞范围；对预估碰撞范围构建空间层次体模型，再建立两棵结构树，判断碰撞相交并对相交包围盒内重叠部分进行空间分割；针对获得的含有两个模型的公共点集的小立方体中的基本几何元素进行相交测试，找到碰撞点；根据碰撞点，确定形变区域。本发明通过预估出碰撞范围后再构建软体碰撞检测的空间数据结构模型来提高软件碰撞检测的效率、提升软体碰撞检测的精确度，解决软体检测的瓶颈问题。

技术领域

本发明属于计算机图形学和虚拟现实相结合的交叉学科技术领域，涉及一种软体碰撞检测方法。

背景技术

碰撞检测广泛应用在虚拟现实、虚拟游戏领域中，有效的碰撞检测可防止虚拟物体间彼此穿透，尤其射击类游戏可判断子弹或箭是否击中目标；虚拟手术实验中，手术器具与人体组织间精确碰撞，对手术指导过程、术后可能出现结果等方面具有深远影响；虚拟教学实验中，针对化学等危险实验和物理等因器材缺失或难以实现、无法做到的实验，有效的碰撞检测可让学生体验到真实实验过程和效果，增强学生学习兴趣，加深对实验的理解和记忆。

结合软体变形特性，软体碰撞检测可分为软体刚体碰撞和软体软体碰撞两类，软体分为空心软体和实心软体。基于实心软体的碰撞检测最终转化为表面质点构成的三角形元素间相交测试方法，但该方法不适合实心软体在变形情况下的碰撞检测，此外，对于复杂形态结构软体，加之受力后形变需大量更新和响应，使得碰撞检测精确度及效率等都成为软体检测的瓶颈问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种软体碰撞检测方法，通过预估出碰撞范围后再构建适合软体碰撞检测的空间数据结构模型来提高软件碰撞检测的效率、提升软体碰撞检测的精确度，解决软体检测的瓶颈问题。

本发明所采用的技术方案是，一种软体碰撞检测方法，具体按照以下步骤实施：

步骤1：对虚拟环境中的运动物体和静止物体建立Sphere包围盒；

步骤2：当运动物体向静止物体靠近时，确定两个碰撞物体的碰撞方向，计算碰撞方向向量，即运动物体包围球的球心与静止物体包围球的球心的方向向量；

步骤3：根据静止物体或运动物体的中心点及碰撞方向向量分别建立空间切割平面，分别确定静止物体和运动物体的预估碰撞范围；

步骤4：对步骤3确定的两个预估碰撞范围构建空间层次体模型，再自顶向下建立两棵AABB层次结构树，判断碰撞相交并对相交包围盒内重叠部分进行空间分割；

步骤5：针对步骤4获得的含有两个模型的公共点集的小立方体中的基本几何元素进行相交测试，找到精确的碰撞点；

步骤6：步骤5获取精确的碰撞点，确定中心质点以及受力点，确定形变区域。

本发明的特征还在于，

步骤1具体为：按照以点O(o_x,o_y,o_z)为球心，r为半径建立Sphere包围球；

其中，X_max、X_min、Y_max、Y_min、Z_max、Z_min分别表示运动物体或静止物体投影在X、Y、Z坐标轴上的最大最小值；

点P(p_x,p_y,p_z)是运动物体或静止物体上距离包围球球心最远的点，半径r通过式(1)求取：