基于物理建模的可變形體碰撞算法研究.pdf

1、近年來隨著計算機(jī)軟硬件技術(shù)的發(fā)展，虛擬環(huán)境中物體的真實形變在醫(yī)學(xué)實驗、電影動畫，游戲場景，以及機(jī)械領(lǐng)域的虛擬加工和裝配等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用?？勺冃误w在虛擬環(huán)境中與其他物體的交互模擬仿真也是各個學(xué)科領(lǐng)域的研究熱點。對可變形體物理形態(tài)的研究是一個跨學(xué)科領(lǐng)域的研究課題，它包括計算機(jī)圖形學(xué)、熱力學(xué)、流體力學(xué)、動力學(xué)等學(xué)科的應(yīng)用?；谖锢淼目勺冃误w仿真給人們提供更加逼真的虛擬體驗感，具有廣闊的應(yīng)用空間。
　　對于可變形體物理形態(tài)的算法研究首

2、先需要對其進(jìn)行物理建模，本文在比較了學(xué)界常用的幾種物理建模方法之后，根據(jù)問題的規(guī)模以及效率問題選擇了質(zhì)點彈簧模型作為建模方法，在分析其動力學(xué)規(guī)律的基礎(chǔ)之上對其進(jìn)行了改進(jìn)。對于質(zhì)點彈簧模型中可能出現(xiàn)的過度拉伸問題，本文對其進(jìn)行了位置修正。并且在對質(zhì)點彈簧模型進(jìn)行數(shù)值計算的過程中，為了提高效率，提出了一種改變步長的數(shù)值計算方法，在不妨礙建模效果的情況下對算法進(jìn)行了優(yōu)化處理。
　　在可變形體的仿真運動過程中，可變形體會受到各種力的作用。

3、在這些外力的作用下，可變形體會發(fā)生一定軌跡的運動，在其運動過程中常常產(chǎn)生與其他物體的交互作用，因此在其運動過程中需要實時地對其進(jìn)行碰撞檢測。碰撞檢測的效率問題通常在系統(tǒng)中決定了系統(tǒng)的整體計算效率。目前，對剛體的碰撞檢測已有相當(dāng)成熟的算法，但是對于可變形體的碰撞檢測問題研究較少?，F(xiàn)存的碰撞檢測算法各有其優(yōu)缺點，本文選擇了構(gòu)造簡單且易于更新的AABB層次包圍盒方法。并且在碰撞檢測過程中分階段進(jìn)行碰撞檢測，有效地提高了運行效率，達(dá)到實時性的要