[发明专利]一种虚拟现实场景的操作碰撞检测方法

说明书

本发明涉及一种虚拟现实场景的操作碰撞检测方法，其包括模型预检测、模型相交检测以及模型更新几个阶段，提出了一个结合AABB和空间划分的碰撞检测方法。通过结合传统的包围盒碰撞检测算法和空间划分法，并将检测从包围盒还原成三角面和点的碰撞检测，在减少了碰撞检测所需时间的同时也提高了碰撞检测的准确性。

技术领域

本发明涉及一种虚拟现实场景的操作碰撞检测方法。

背景技术

就碰撞检测算法中检测较为精确的算法而言，目前研究较成熟的方法为层次包围盒和空间分解法。

层次包围盒方法的基本思想是利用体积略大而几何特性简单的包围盒来近似地描述复杂的几何对象, 进而通过构造树状层次结构逼近对象的几何模型，在对模型进行碰撞检测时对包围盒求交。该算法由于方向的任意性,可以根据被包围对象的形状特点尽可能紧密地包围对象, 但同时也使得它的相交测试变得复杂。包围盒数量取值越大时, 包围盒与所包围模型的贴近程度越好，因此在碰撞检测的简单性和包裹模型的紧密型需要平衡。变形体对象在运动中发生形变时,包围盒法需要重新构建或者更新围体树, 重新构建整个数据结构的时间耗费巨大。

空间分割法是将整个虚拟空间划分成等体积的规则单元格,以此将场景中的模型分割成更小的群组, 并只对占据了同一单元格或相邻单元格的几何对象进行相交测试。空间分割法适合于模型分布较为均匀的场景,当场景中的模型密集, 分布不均时, 单元格需要进一步分割, 单元格之间的交叉检测和存储都需要较大空间, 计算效率急剧下降。由于存储量的敏感, 使它的应用领域受到很大限制。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种虚拟现实场景的操作碰撞检测方法，减少碰撞检测所需时间、提高碰撞检测准确性。

本发明所采用的技术方案是：一种虚拟现实场景的操作碰撞检测方法，其包括如下步骤：

模型预检测，采用沿坐标的AABB包围盒构建两物体可能相交区域包围盒，确定AABB包围盒相交范围，对可能相交区域进行区域划分，对每一个规划好的区域进行相交测试；通过比较两个AABB包围盒在三个坐标轴上的投影区间是否都重叠对模型碰撞进行预检测；

模型相交检测，将需要移动的物体定义为移动物体，不需要移动的物体定义为静止物体；移动物体表面定义为由若干个点构成，在数学模型中将移动的点为点向量，记为Q；静止物体看做由无数个三角面包围而成；记录移动物体移动前和移动后的位置，将移动点的向量Q向三角面的法向量投影，判断投影两点是否分布在三角面两侧；若分布在三角面两侧，则进一步判断移动前和移动后两点所形成的空间线段是否穿过三角面，若穿过三角面则判定为碰撞，否则没有碰撞。

进一步的，在构建两物体的AABB包围盒时，通过遍历两物体中的所有顶点，找出顶点的X 坐标、Y 坐标和 Z 坐标的最大值和最小值，这 6 个值构成包围盒的 8 个顶点。

进一步的，在确定静止物体的三角面位置时采用三角期望方法，将三角形的3个顶点作为3个离散变量，利用离散变量获取期望值，作为三角面可能出现的位置。

进一步的，还包括模型更新，采用平移更新或旋转更新形式。

本发明的积极效果为：本发明提出了一个结合AABB 和空间划分的碰撞检测方法。通过结合传统的包围盒碰撞检测算法和空间划分法，并将检测从包围盒还原成三角面和点的碰撞检测，在减少了碰撞检测所需时间的同时也提高了碰撞检测的准确性。本发明可以满足虚拟装配技术中对碰撞检测算法准确性的需求，同时在计算时间上也满足使用者的交互习惯。

附图说明

图1为本发明原理框图。

具体实施方式

如附图1所示，本发明包括如下步骤：