[发明专利]一种基于AABB包围盒模型分割和迭代的碰撞检测算法

说明书

本发明提供了一种基于AABB包围盒模型分割和迭代的碰撞检测算法，包括：使用AABB包围盒对待测模型进行包裹，粗略检测是否出现碰撞问题；采用包围球检测法粗略排除包围盒碰撞检测误差；通过求出模型表面的极值点和鞍部坐标，通过这些坐标的xy、xz和yz平面对模型进行切分，对每个切分后的模型分别生成包围盒，进行碰撞检测；使用三维网格对模型进行划分，检测碰撞情况，将碰撞单元继续以更小网格尺寸进行划分、检测，通过迭代精确判断模型是否发生碰撞。本发明通过三维网格划分和迭代的方式，对AABB法检测存在碰撞的模型进行检测，解决了AABB法在进行模型碰撞问题时可能出现的误判情况，并且可以得出发生碰撞的精确位置。

技术领域

本发明涉及三维数字模型中的碰撞检测技术领域，具体但不限于涉及一种基于AABB包围盒模型分割和迭代的碰撞检测算法。

背景技术

碰撞检测作为计算机仿真领域的核心技术之一，是保证虚拟三维模型交互性以及构想性不可缺少的一部分。其主要作用是检测出三维模型之间是否发生穿透、干涉问题，从而对施工构件的设计、后期施工方法起到模拟和检查作用。针对多领域的碰撞检测问题，学者们提出了许多种不同类型的碰撞检测方法，其中基于层次包围盒的碰撞检测方法一直是研究的热点，目前被广泛应用于各个领域中。这类方法的整个碰撞检测过程分为粗略碰撞检测(包围盒相交测试)和精确碰撞检测(三角形相交测试)两个阶段。它的核心思想是用常见的几何图形包围复杂的模型排除大部分不相交的物体从而减少基本图元对的相交测试，常见的包围盒主要分为轴向包围盒(AABB)、有向包围盒(OBB)、离散方向包围盒(K-Dop)等几类。

包围盒具有简单性和精密性两个重要属性，而且这两个属性具有相互排斥性，在具体实现时，按照具体情况的不同要求，对其做出相应的这种处理。AABB构建以及测试比较简单，但精密性较差；而OBB精密性好，构建和测试则比较复杂。本发明针对大部分工程结构构件是较为标准的集合体的特点，采用AABB包围盒即可满足构件模型碰撞检测的精度要求。而对于部份不规则构件，在使用AABB包围盒的基础上，使用分割、迭代的方法，提高AABB包围盒碰撞检测的精准度，从而将AABB包围盒检测法在工程构件碰撞检测中的简单高效的优势充分发挥出来。

有鉴于此，需要提供一种新的检测方法，以期解决上述至少部分问题。

发明内容

针对现有技术中的一个或多个问题，本发明提出了一种基于AABB包围盒模型分割和迭代的碰撞检测算法，通过三维网格分割、迭代的方式，对使用AABB法检测可能存在碰撞的模型进行检测，解决AABB包围盒在进行模型碰撞问题时可能出现的误判情况，提高AABB包围盒碰撞检测的精准度，从而将AABB包围盒检测法在工程构件碰撞检测中的简单高效的优势充分发挥出来，并且可以得出发生碰撞的精确位置。

实现本发明目的的技术解决方案为：

一种基于AABB包围盒模型分割和迭代的碰撞检测算法，包括：

S1、使用AABB包围盒对待测模型分别进行包裹并生成模型包围盒，以模型包围盒为对象进行碰撞检测，并判断模型包围盒之间是否发生碰撞，若发生碰撞则进行步骤S2，否则结束检测，输出待测模型不发生碰撞；

S2、以模型包围盒的形心为球心、以模型包围盒的棱与形心距离的最大值为半径，生成模型包围球，以模型包围球为对象进行碰撞检测，并判断模型包围球之间是否发生碰撞，若发生碰撞则进行步骤S3，否则结束检测，输出待测模型不发生碰撞；

S3、求出待测模型表面的极值点坐标和鞍部坐标，根据极值点坐标所在的xy、xz和yz三个平面对待测模型进行分割，生成若干个待测子模型，使用AABB包围盒对每个待测子模型分别进行包裹并生成子模型包围盒，并标记属于同一待测模型的子模型包围盒；

S4、对非同一待测模型的子模型包围盒之间分别进行行碰撞检测，并判断非同一待测模型的子模型包围盒之间是否发生碰撞，若发生碰撞则进行步骤S5，否则结束检测，输出待测模型不发生碰撞；