[发明专利]支持海量空间数据的3D漫游碰撞检测方法

权利要求书

1.支持海量空间数据的3D漫游碰撞检测方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤1：定义虚拟碰撞检测球；

步骤2：绑定摄像机节点，并获取初始位置；

步骤3：利用OSG支持海量空间数据以及多种地理空间数据格式的特点，构建三维场景三角网和多面体求交器，实时快速获取与虚拟碰撞检测球可能发生碰撞的三角形；

步骤4：基于空间位置关系和距离的碰撞时刻和碰撞点坐标计算；

步骤5：自适应调整虚拟碰撞检测球半径。

2.根据权利要求1所述的支持海量空间数据的3D漫游碰撞检测方法，其特征在于：步骤2包括如下内容：将摄像机节点绑定在虚拟碰撞检测球上，并根据摄像机视点信息获取初始位置。

3.根据权利要求2所述的支持海量空间数据的3D漫游碰撞检测方法，其特征在于：步骤3包括如下内容：利用OSG构建三维场景的三角网，根据多面体求交器和包围盒、以及步骤2中的摄像机节点初始位置，快速判断虚拟碰撞检测球与构成三维场景的三角形空间关系，从而得到可能发生碰撞的三角形集合。

4.根据权利要求3所述的支持海量空间数据的3D漫游碰撞检测方法，其特征在于：步骤4包括如下内容：根据检测球与三角形的空间位置关系和距离变化计算发生碰撞时刻；假设虚拟碰撞检测球为单元球，即半径为1，检测球在时刻t的位置为：

C(t)＝P0+t×v，t∈[0，1] (1)

其中，P0为虚拟碰撞检测球初始位置；

v为虚拟碰撞检测球运动速度；

C(t)为虚拟碰撞检测球在时刻t的位置；

根据点到平面的距离计算公式：

D(p)＝N·p+Cp (2)

其中，p为点的位置坐标；

N为三角形平面法向量；

Cp为平面常量；

D(p)为点p到三角形平面的距离；

若在某一时刻t0，当虚拟碰撞检测球与场景中三角形平面发生碰撞，即从相离关系转换为相切关系时，则虚拟碰撞检测球球心到三角形平面的距离为1；

而当虚拟碰撞检测球即将穿透三角形平面，即在与三角形平面从相交关系转为相切的时刻t1，虚拟碰撞检测球球心到三角形平面的距离为-1；

因此，在时刻t∈[t0，t1]，虚拟碰撞检测球与三角形平面一直处于相交状态；据此可以得到：

D(C(t0))＝1，D(C(t1))＝-1 (3)

其中，D(C(t0))为在时刻t0包围球球心到三角形平面的距离；

D(C(t1))为在时刻t1包围球球心到三角形平面的距离；

将公式(1)和公式(2)带入公式(3)，可解算得到：

t 0 = 1 - D ( p 0 ) N · v , t 1 = - 1 - D ( p 0 ) N · v - - - ( 4 ) ]]>

其中，D(p0)虚拟碰撞检测球初始位置P0到三角形平面的距离；

N为三角形平面法向量；

P0虚拟碰撞检测球初始位置；

v为虚拟碰撞检测球运动速度；

当虚拟碰撞检测球与构成三维场景的某一三角形内部发生碰撞时，碰撞点坐标为：

pintersection＝p0-N+t0×v (5)

其中，pintersection为虚拟碰撞检测球与三角形内部发生碰撞时碰撞点坐标；

P0为虚拟碰撞检测球初始位置；

v为虚拟碰撞检测球运动速度；

N为三角形平面法向量；

t0为虚拟碰撞检测球与构成三维场景的某一三角形内部发生碰撞的时刻；

若虚拟碰撞检测球与构成三角形内部没有发生碰撞，则需进一步对三角形的三边(e1，e2，e3)和三个顶点p1，p2，p2进行判断，当虚拟碰撞检测球与三角形边或顶点发生碰撞时，以顶点p1和边e1＝p1-p2为例，碰撞点坐标为：

pintersection＝p1+f0e1 (6)

其中，

ev＝p1-p0，

ep为连接点p0和p1的边；

v为虚拟碰撞检测球运动速度；

t为虚拟碰撞检测球与三角形边或顶点发生碰撞的时刻；

pintersection为虚拟碰撞检测球与三角形边或顶点发生碰撞时碰撞点坐标。

5.根据权利要求4所述的支持海量空间数据的3D漫游碰撞检测方法，其特征在于：步骤5中，通过在三维场景中进行路径训练，从而实现虚拟碰撞检测球半径的自适应调整；包括如下内容：

首先，在三维场景中随机规划n条路径，并对其进行序列化；n为自然数，n≥1,具体取值根据场景复杂程度而定；

然后，选取第1条路径进行碰撞检测漫游，若漫游过程中，视点无法进入某局部区域内部，则减小虚拟碰撞检测球半径；若视点飞出当前漫游场景外，则增大虚拟碰撞检测球半径；

最后，当所有规划路径训练完毕后，最终确定适合三维应用场景的虚拟碰撞检测球半径大小。