[发明专利]一种基于特征的空间哈希连续碰撞检测方法

说明书

一种基于特征的空间哈希连续碰撞检测方法，所述方法包括步骤：获取待检测物体的物理网格模型；获取所述物理网格模型中各特征的邻接信息；根据所述邻接信息建立所述物理网格模型的结构约束关系；计算所述物理网格模型中各质点在下一时刻的预测位置；基于各所述特征的空间哈希碰撞检测所述物理网格模型中实际发生碰撞的特征对。本申请提供的一种基于特征的空间哈希连续碰撞检测方法相比于基于三角形的空间哈希碰撞检测方法具有完全排除重复检测、剔除效率高的优点；相比于其他基于特征的BVH方法，避免了额外的耗时步骤，开发难度更小，易并行，且能无差别的实现碰撞和自碰撞检测的优点；本发明中的方法碰撞检测效率高，耗时少，易实现。

技术领域

本发明属于连续碰撞检测技术领域，具体涉及一种基于特征的空间哈希连续碰撞检测方法。

背景技术

基于物理模拟技术对真实世界中的各种物体(包括刚体、软体及柔性物体)进行物理建模，利用计算机的计算和渲染能力展现出动态逼真的效果已被广泛应用于电影工业、电子游戏、虚拟现实等诸多领域。碰撞检测是其中非常重要且耗时的一部分，目前有许多方法用来加速碰撞检测，大体可分为两类，一类是基于对象划分，如层次包围盒树(BVH)方法，另一类是基于空间划分，如空间八叉树、二叉空间分割树(BSP)、K-d树以及空间哈希法等。然而，Bac i u G.等注意到基于图形基元的碰撞检测算法存在大量重复检测的问题，为此他们提出一种随机标记的方法，将每一个特征(即顶点和边)唯一的分配到一个邻接三角形，从而避免碰撞对的重复检测。Hutter M.等发现除了大量重复检测外，基于图形基元的碰撞检测还存在剔除效率低的问题，进而为顶点和边引入特征包围盒提高了剔除效率，使用Bac i u G.的方法避免重复检测，进一步提升了碰撞检测的效率和速度。Manocha D.等在以上二者的思想上，提出基于“代表三角形”的层次包围盒树方法，同时使用特征包围盒提高剔除效率。

虽然以上碰撞检测方法有各自的优点，且能排除重复检测并解决剔除效率低的问题，但仍存在以下问题：1、

(1)排除重复碰撞检测需要将每一个特征分配到唯一一个相邻三角形，这一步需要额外消耗时间，尤其是当网格拓扑结构发生变化时，需要对断裂部位重新分配；

(2)以上改进算法都是基于层次包围盒树，对于布料等柔性物体而言，当发生较大形变时，BVH的剔除效率会大大降低，需要对BVH树做调整，必要时甚至需要重建，这会严重影响碰撞检测的性能；

(3)BVH树方法需要对对象间的碰撞检测和对象的自碰撞检测使用不同的遍历方法，此外还需要选用某种优化策略对BVH树进行调整，增大了算法实现难度。

而相对来说，空间哈希方法能避免以上几点，同时能很容易的实现并行计算，但尽申请人所知，目前尚未有基于特征的空间哈希连续碰撞检测方法。

发明内容

鉴于上述问题，本发明提供克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种基于特征的空间哈希连续碰撞检测方法。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种基于特征的空间哈希连续碰撞检测方法，所述方法包括步骤：

获取待检测物体的物理网格模型；

获取所述物理网格模型中各特征的邻接信息；

根据所述邻接信息建立所述物理网格模型的结构约束关系；

计算所述物理网格模型中各质点在下一时刻的预测位置；

基于各所述特征的空间哈希碰撞检测所述物理网格模型中实际发生碰撞的特征对。

优选地，所述获取所述物理网格模型中各特征的邻接信息包括步骤：

将所述物理网格模型导入物理仿真系统中；

读取所述物理网格模型的顶点位置信息、三角形信息及法向信息；