【摘要】： 碰撞檢測(cè)問(wèn)題在機(jī)器人運(yùn)動(dòng)規(guī)劃、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)等領(lǐng)域中已有很長(zhǎng)的研究歷史,近年來(lái)隨著虛擬現(xiàn)實(shí)、分布交互仿真等技術(shù)的興起,碰撞檢測(cè)問(wèn)題開始成為研究的熱點(diǎn)。精確的碰撞檢測(cè)對(duì)提高虛擬環(huán)境的真實(shí)性、增強(qiáng)虛擬環(huán)境的沉浸感有著至關(guān)重要的作用,而虛擬環(huán)境中自身的復(fù)雜性和實(shí)時(shí)性,又對(duì)碰撞檢測(cè)提出了更高的要求。 角色動(dòng)畫是最近十年來(lái)計(jì)算機(jī)科學(xué)最活躍的領(lǐng)域之一,已廣泛應(yīng)用于虛擬現(xiàn)實(shí)、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、廣告媒體和數(shù)字娛樂等諸多領(lǐng)域。隨著計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)的發(fā)展,特別是消費(fèi)級(jí)別的帶有硬件加速功能的顯卡技術(shù)的發(fā)展,實(shí)時(shí)角色動(dòng)畫逐漸獲得了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。實(shí)時(shí)角色動(dòng)畫具有巨大的經(jīng)濟(jì)前景和理論研究意義。在實(shí)時(shí)角色動(dòng)畫中,蒙皮骨骼動(dòng)畫是現(xiàn)在使用最為廣泛的動(dòng)畫技術(shù)。它結(jié)合了單一網(wǎng)格動(dòng)畫和關(guān)節(jié)動(dòng)畫的特點(diǎn),既克服了單一網(wǎng)格動(dòng)畫需要占用大量?jī)?nèi)存的缺點(diǎn),又不會(huì)有關(guān)節(jié)動(dòng)畫時(shí)常出現(xiàn)的3D人物身體裂縫問(wèn)題。 本文對(duì)蒙皮骨骼動(dòng)畫的碰撞檢測(cè)技術(shù)做出了詳細(xì)的研究和討論。在以往的研究中,并沒有對(duì)蒙皮骨骼動(dòng)畫有專門的碰撞檢測(cè)研究,而只是把傳統(tǒng)的碰撞檢測(cè)技術(shù)運(yùn)用到蒙皮骨骼動(dòng)畫中,使得針對(duì)性不強(qiáng),不能很好的適用于蒙皮骨骼動(dòng)畫系統(tǒng)。本文在傳統(tǒng)碰撞檢測(cè)技術(shù)的基礎(chǔ)上,結(jié)合蒙皮骨骼自身的特點(diǎn),改進(jìn)了碰撞檢測(cè)算法,以適應(yīng)蒙皮骨骼動(dòng)畫系統(tǒng),并通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了算法的有效性和適用性。在算法的改進(jìn)上,本文主要做了以下工作: ①利用蒙皮骨骼動(dòng)畫中骨骼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn),選擇了OBB作為虛擬角色的包圍盒,使得包圍盒與骨骼相互聯(lián)系,成為一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系。 ②改進(jìn)了兩個(gè)子OBB生成父OBB的算法,并在此基礎(chǔ)上改進(jìn)角色包圍盒層次樹的生成; ③利用蒙皮骨骼動(dòng)畫中Animation結(jié)構(gòu)的特點(diǎn),對(duì)OBB層次樹的更新進(jìn)行了改進(jìn),使得OBB的更新能利用虛擬角色的骨骼變換信息,即OBB的變化與骨骼的變換相結(jié)合,加快OBB樹的更新速度。 最后實(shí)驗(yàn)證明該算法提高了碰撞檢測(cè)的效率,能滿足虛擬環(huán)境中復(fù)雜3D人物的碰撞檢測(cè)需求。
[Abstract]:Collision detection has a long history in robot motion planning, computer graphics and other fields. In recent years, with the rise of virtual reality, distributed interactive simulation and other technologies, collision detection has become a hot topic. Accurate collision detection plays an important role in improving the authenticity of virtual environment and enhancing the immersion of virtual environment. However, the complexity and real-time of virtual environment have put forward higher requirements for collision detection. Character animation is one of the most active fields in computer science in the last ten years. It has been widely used in many fields such as virtual reality, computer-aided design, advertising media and digital entertainment. With the development of computer hardware technology, especially the development of video card technology with hardware acceleration, real-time character animation has been more and more widely used. Real-time character animation has great economic prospects and theoretical significance. In real-time character animation, skinned skeletal animation is the most widely used animation technology. It combines the characteristics of single mesh animation and joint animation. It not only overcomes the shortcoming that single grid animation needs a large amount of memory, but also does not have the problem of body cracks of 3D characters which often occur in joint animation. In this paper, the collision detection technology of skinned skeletal animation is studied and discussed in detail. In the previous research, there is no special research on the skinned skeletal animation, but only the traditional collision detection technology is applied to the skinned skeletal animation, which makes the pertinence not strong. Not very good for skinny skeletal animation system. Based on the traditional collision detection technology and the characteristics of the skinned skeleton, this paper improves the collision detection algorithm to adapt to the skinned skeletal animation system, and verifies the validity and applicability of the algorithm through experiments. The main work of this paper is as follows: 1 according to the characteristics of skeletal structure in skinned skeletal animation, OBB is chosen as the bounding box of virtual characters, which makes the bounding box and the bone relate to each other. Be a one-to-one relationship. (2) the algorithm of generating parent OBB by two child OBB is improved, and the hierarchical tree generation of role bounding box is improved. Using the characteristics of Animation structure in skinned skeletal animation, the update of OBB hierarchy tree is improved, so that the update of OBB can make use of the information of bone transformation of virtual characters, that is, the change of OBB and the transformation of bone. Speed up the update of OBB trees. Finally, experiments show that the algorithm improves the efficiency of collision detection and meets the needs of collision detection of complex 3D characters in virtual environment.
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2008
【分類號(hào)】：TP391.41

【共引文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 沈縈華;方瑜驊;呂朝輝;李春紅;;舞臺(tái)燈光虛擬效果的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J];中國(guó)傳媒大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2011年02期

2 王玉田;孔德慧;尹寶才;王文東;;虛擬校園漫游系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)[J];北京工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào);2006年04期

3 黃心淵;王海;;“數(shù)字林業(yè)”及其技術(shù)與發(fā)展[J];北京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào);2006年06期

4 鄭根讓;;DirectX3D中的環(huán)境映射及特殊效果實(shí)現(xiàn)[J];寶雞文理學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2009年02期

5 張威巍;游雄;宋國(guó)民;;一種面向地貌因子的光照模型[J];測(cè)繪科學(xué);2009年05期

6 臧明生;鄔正義;談?wù)?;3D場(chǎng)景的樹結(jié)構(gòu)管理與實(shí)現(xiàn)[J];常熟理工學(xué)院學(xué)報(bào);2005年06期

7 耿維忠;謝步瀛;胡笳;;基于Creator和Vega的視景仿真系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)[J];東華大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2010年04期

8 邱航;陳雷霆;;面向?qū)ο笕S圖形引擎的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J];電子科技大學(xué)學(xué)報(bào);2010年01期

9 任鴻翔;金一丞;尹勇;;碼頭岸壁的凹凸貼圖繪制[J];大連海事大學(xué)學(xué)報(bào);2006年04期

10 王建國(guó);徐曉剛;王孝通;;基于視線的動(dòng)態(tài)LOD地形渲染[J];大連民族學(xué)院學(xué)報(bào);2007年05期

相關(guān)會(huì)議論文 前8條

1 歐陽(yáng)峰;郭力剛;古澤峰;;實(shí)體模型仿真中的關(guān)鍵技術(shù)研究[A];第十屆中國(guó)科協(xié)年會(huì)論文集（一）[C];2008年

2 張威巍;游雄;;基于圖像濾波的實(shí)時(shí)軟陰影及圖形硬件加速[A];第十屆中國(guó)科協(xié)年會(huì)論文集（一）[C];2008年

3 張陽(yáng)子;慕曉冬;王楠;王寧燕;劉索漫;;一種策略類軍事訓(xùn)練游戲場(chǎng)景設(shè)計(jì)[A];中國(guó)電子學(xué)會(huì)第十六屆信息論學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2009年

4 趙萍;陳定方;蔣云;;基于Cg的Shader在視景系統(tǒng)開發(fā)中的應(yīng)用[A];湖北省機(jī)械工程學(xué)會(huì)機(jī)械設(shè)計(jì)與傳動(dòng)專業(yè)委員會(huì)第十五屆學(xué)術(shù)年會(huì)論文集（一）[C];2007年

5 王德才;張良華;孫玉萍;周曉敏;;基于凹凸紋理映射的水下視景仿真[A];計(jì)算機(jī)技術(shù)與應(yīng)用進(jìn)展·2007——全國(guó)第18屆計(jì)算機(jī)技術(shù)與應(yīng)用（CACIS）學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2007年

6 王德才;孫玉萍;唐業(yè)軍;;基于陰影體的實(shí)時(shí)陰影效果實(shí)現(xiàn)[A];全國(guó)第19屆計(jì)算機(jī)技術(shù)與應(yīng)用（CACIS）學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（下冊(cè)）[C];2008年

7 王德才;原偉;楊軍;;三維地形模擬基本原理與實(shí)現(xiàn)[A];全國(guó)第20屆計(jì)算機(jī)技術(shù)與應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議(CACIS·2009)暨全國(guó)第1屆安全關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（下冊(cè)）[C];2009年

8 衡曉周;任鴻翔;金一丞;;雕塑類復(fù)雜景物建模與繪制技術(shù)的研究[A];第十四屆全國(guó)圖象圖形學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2008年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 張威巍;虛擬環(huán)境中陰影的實(shí)時(shí)繪制算法研究[D];解放軍信息工程大學(xué);2009年

2 周密;面向建筑造型的圖形軟件支撐系統(tǒng)[D];中國(guó)建筑科學(xué)研究院;2009年

3 鄧寶松;基于點(diǎn)線特征的大基線圖像序列三維重建技術(shù)研究[D];國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2006年

4 江照意;典型目標(biāo)場(chǎng)景的紅外成像仿真研究[D];浙江大學(xué);2007年

5 胡小梅;協(xié)同虛擬環(huán)境系統(tǒng)的可伸縮性研究[D];西北工業(yè)大學(xué);2007年

6 周思躍;基于虛擬現(xiàn)實(shí)的機(jī)器人靈巧手遙操作平臺(tái)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)[D];上海大學(xué);2006年

7 劉真;D3DPR：支持Direct3D9應(yīng)用程序透明并行繪制系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)[D];浙江大學(xué);2007年

8 史鴻聲;可信嵌入式3D圖形系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)的研究[D];中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué);2008年

9 楊毅;面向移動(dòng)設(shè)備的真實(shí)感圖形處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D];中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué);2008年

10 王衛(wèi)忠;可重構(gòu)模塊化機(jī)器人系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2007年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 李玉東;三維地形數(shù)據(jù)流傳輸技術(shù)研究與實(shí)現(xiàn)[D];遼寧工程技術(shù)大學(xué);2009年

2 秦丹;基于3D的多移動(dòng)機(jī)器人仿真系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)[D];華南理工大學(xué);2010年

3 張瀟云;基于平面任意閉合圖形的雕刻型面建模研究[D];中南林業(yè)科技大學(xué);2008年

4 韓成鳳;ARM嵌入式系統(tǒng)3D圖形應(yīng)用技術(shù)的研究與實(shí)現(xiàn)[D];西安電子科技大學(xué);2009年

5 周園園;空間四邊形網(wǎng)格簡(jiǎn)化及優(yōu)化算法的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D];沈陽(yáng)師范大學(xué);2011年

6 耿洪碧;3D GIS可視化中光照技術(shù)的研究與實(shí)現(xiàn)[D];沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué);2011年

7 張春凱;基于物理建模的光線渲染模型的研究與實(shí)現(xiàn)[D];首都師范大學(xué);2011年

8 劉騫;基于GIS的井噴事故可視化應(yīng)急演練系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)[D];湖北工業(yè)大學(xué);2011年

9 王寧;網(wǎng)絡(luò)游戲公會(huì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D];北京交通大學(xué);2011年

10 周文玲;增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)中動(dòng)態(tài)紋理的識(shí)別與重建技術(shù)研究[D];華東師范大學(xué);2011年

，

本文編號(hào)：2418977