可变形线性体仿真中的碰撞检测算法研究与实现.pdf

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1、第25卷第9期系统仿真学报@Vb1．25NO．92013年9月JournalofSystemSimulationSep．，2013可变形线性体仿真中的碰撞检测算法研究与实现谢世富，马立元，刘鹏远，马龙(1．军械工程学院，石家庄050003；2．武汉军械士官学校，武汉430075)摘要：虚拟环境下进行可变形线性体真实感模拟时，碰撞检测及响应处理非常复杂，使得仿真的实时性和真实感难以满足要求。首先建立可变形线性体的离散弹陛杆模型，并采用预条件共轭梯度法对运动微分方程进行数值积分以得到可变形线性体的动态过程。其次，为正确处理可变形线陛体的碰撞检测问题，提出—种分易碰

2、撞检算法。对于线}生体分段碰撞的精确检测，提出了一种基于轴线段最短距离的检测方法，从而无需直接检测基本几何图元的碰撞，进一步提高了效率。在碰撞修正方面，采用直．接位置修正和速度修正，并将该过程融合在数值积分过程中，提高了计算速度．实验结果表明，该算法具有较好的实时性与精确性，基本满足运动可变形线性体模拟的需求。关键词：可变形线性体；离散弹性杆模型；碰撞检测；预条件共轭梯度法中图分类号：TP391．9文献标识码：A文章编号：1004—731X(2013)09．2177．07ResearchandRealizationofCollisionDetectionMet

3、hodUsedinDeformableLinear0bjectSimulationXTEShi-fu，MALi-yuan，LIUPeng-yuan，MALong2(1．OrdnanceEngineeringCollege，Shijiazhuang050003，China；2．WuhanOrdnanceNoncommissionedOficerSchool，Wuhan430075，China)Abstract：Ascollisiondetectionandresponseareverytime—consuming．itisdificulttomeetthedem

4、andofrea1．timeandlivelyefectinphysicalsimulationofdeformablelinearoNects(DLOs)．Themode1ofdiscreteelasticrodswasemployedtomode1DLOs．andthedynamicprocesswasimplementedbytheintegrationofdiferentialequationsformotionusingpreconditionedconjugategradientmethod．Inordertodetectthecollisiono

5、fDLOs．adual-phasecollisiondetectionalgorithmwasproposed．TotesttheinterferencebetweenDLOs’segments,amethodbasedontheshortestdistanceoftheaxislinesegmentwasproposed,whichcouldavoiddirectlydetectingthecollisionbetweenprimitivesandimprovingtheeficiency．Astothecollisionmanagement，velocit

6、yandpositionrevisionweredirectlyintegratedintotheintegrationprocess，whichspeededupthewholecalculation．Theexperimentresultshowsthatthealgorithmcanmeetthedemandsofrea1．timeandprecisionanditCanbeappliedtothephysica1simulationofDLOs．Keywords：deformablelinearobject；discreteelasticrodmode

7、l；collisiondetection；Dreconditionedconjugategradientmethod引言运动中，要与周围的物体发生碰撞；同时，其自身各部分也会有自碰撞现象发生。为了保证模拟的真实感，就要及随着虚拟现实、计算机动画和3D游戏等技术的普及时地检测出碰撞现象并做出相应的处理。对DLO进行碰撞和应用，将可变形线性体(DeformableLinearObject，DLO)检测和响应处理是一项复杂而耗时的工作，而在应用中对在计算机中进行真实感模拟成为一个现实的课题。DLO在其实时性要求却很高。因此，设计具有真实感和实时性的收稿日期：2013

8、—05—12修回日期：2013—07．