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1、上海交通大学硕士学位论文虚拟现实环境中碰撞检测和变形技术的研究姓名：魏安顺申请学位级别：硕士专业：材料加工工程指导教师：谢叻20050101上海交通大学硕士学位论文摘要虚拟现实环境中碰撞检测和变形技术的研究摘要虚拟现实是一种计算机生成的动态虚拟环境它广泛的应用于制造业娱乐业医疗科学计算军事等在制造业中虚拟现实技术可以缩短产品的设计和生产周期使企业能快速的响应市场占领市场在医疗手术仿真训练上虚拟现实技术可以实现训练的重复性自动指导性减少培训费用在汽车的概念设计中需要解决模型动态修改的问题在虚拟场景构建中需要解决碰撞检测以及变形的问题碰撞
2、检测问题是对一个立体几何模型其模型可以有其物理属性集合中模型之间的空间位置关系进行判断决定在任何时刻两个移动的物体或者一个移动的物体与周围的障碍物是否碰撞碰撞检测算法的效率直接影响到虚拟现实技术在上述应用中的实时性本论文介绍了几种常用的碰撞检测方法如包围体层次树和连续球近似法以及MingC.Lin方法同时对于碰撞检测的精检提出了粒子碰撞检测方法在碰撞检测中为了加快碰撞检测的速度一般将碰撞检测分为粗检和精检粗检是为了排除那些不可能碰撞的模型精检是对可能发生碰撞模型的进一步检测以提高检测的精度在虚拟现实中可以将物体认为由很多微小粒子组成的
3、每一个微小粒子都有一定体积和质量物体在碰撞中可以理解为判断两个物体的粒子集合是否相交如果两个粒子集合已经相交或者有相交的趋势在一定精度范围内则认为是相交这种相交检测更加符合实际中物体的碰撞对同一个物体来说粒子越多精度越高计算时间越多对于虚拟现实来说需要在计算时间和精度上综合考虑以取得最佳的平衡点在该章随后的地铁站碰撞检测中实现了该算法并且其交互速度和精度满足虚拟现实的要求本论文对用弹簧振子模型和有限元模型解决力学中的弹性变形问题做了介绍同时专门对单元体采用六面体网格划分和四面体划分的变形问题做了研究并和专业有限元分析软件做了一些比较当
4、结点较多的时候运行非常慢不适合用在对实时性要求很高的虚拟现实中在虚拟样车修改中所要求的是能够实时改变模型外观而不需要计算在外力下的形状改变针对这种情况本论文设计了一种用于不涉及力条件下形状改变的求解算法该算法在随后的例子中获得了实时效果关键词虚拟现实碰撞检测粒子碰撞虚拟场景有限元i上海交通大学硕士学位论文摘要RESEARCHONCOLLISIONDETECTIONANDDEFORMATIONINVIRTUALREALITYABSTRACTVirtualRealityisadynamicVirtualEnvironmentgenerat
5、edbycomputer.Ithasapplicationonmanufacture,entertainment,medical,sciencecalculation,military,etc.Inthefieldofmanufacture,thetechnologyofVRcanshortenthetimeinproducts’designperiodandthecompanycanreactfromthemarketquickly.InVirtualPrototype’sModify,theproblemishowtomodify
6、themodeldynamically.InVirtualEnvironment’sgeneration,theproblemsarecollisiondetectionanddeformation.CollisionDetectionisamethodjudgingtwoobjects’positionrelationon3Dspaceinanytime.Ithaswideuseincomputergraphics,CAD,ComputerDynamicSimulation,VirtualReality,Environmentbro
7、wsing,robotpatharrange,etc.Thisthesishasintroducedseveralmethodslikeboundingtree,SSAandMingC.Lin,meanwhile,anewmethodisprovided–ParticleCollisionDetection.CollisionDetectionisdividedbytwoperiodsofsimpledetectionandfinerdetectionforshortenthetimeofdetection.Simpledetecti
8、onwillexcludemostmodelswhichwouldnotcollidewithothers,finerdetectionisafurtherdetectiononthosewill-be-collidem
