【摘要】： 碰撞檢測問題在機器人運動規(guī)劃、計算機圖形學(xué)等領(lǐng)域中已有很長的研究歷史,近年來隨著虛擬現(xiàn)實、分布交互仿真等技術(shù)的興起,碰撞檢測問題開始成為研究的熱點。精確的碰撞檢測對提高虛擬環(huán)境的真實性、增強虛擬環(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)雜性和實時性,又對碰撞檢測提出了更高的要求。 角色動畫是最近十年來計算機科學(xué)最活躍的領(lǐng)域之一,已廣泛應(yīng)用于虛擬現(xiàn)實、計算機輔助設(shè)計、廣告媒體和數(shù)字娛樂等諸多領(lǐng)域。隨著計算機硬件技術(shù)的發(fā)展,特別是消費級別的帶有硬件加速功能的顯卡技術(shù)的發(fā)展,實時角色動畫逐漸獲得了越來越廣泛的應(yīng)用。實時角色動畫具有巨大的經(jīng)濟前景和理論研究意義。在實時角色動畫中,蒙皮骨骼動畫是現(xiàn)在使用最為廣泛的動畫技術(shù)。它結(jié)合了單一網(wǎng)格動畫和關(guān)節(jié)動畫的特點,既克服了單一網(wǎng)格動畫需要占用大量內(nèi)存的缺點,又不會有關(guān)節(jié)動畫時常出現(xiàn)的3D人物身體裂縫問題。 本文對蒙皮骨骼動畫的碰撞檢測技術(shù)做出了詳細的研究和討論。在以往的研究中,并沒有對蒙皮骨骼動畫有專門的碰撞檢測研究,而只是把傳統(tǒng)的碰撞檢測技術(shù)運用到蒙皮骨骼動畫中,使得針對性不強,不能很好的適用于蒙皮骨骼動畫系統(tǒng)。本文在傳統(tǒng)碰撞檢測技術(shù)的基礎(chǔ)上,結(jié)合蒙皮骨骼自身的特點,改進了碰撞檢測算法,以適應(yīng)蒙皮骨骼動畫系統(tǒng),并通過實驗驗證了算法的有效性和適用性。在算法的改進上,本文主要做了以下工作: ①利用蒙皮骨骼動畫中骨骼結(jié)構(gòu)的特點,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,成為一一對應(yīng)的關(guān)系。 ②改進了兩個子OBB生成父OBB的算法,并在此基礎(chǔ)上改進角色包圍盒層次樹的生成; ③利用蒙皮骨骼動畫中Animation結(jié)構(gòu)的特點,對OBB層次樹的更新進行了改進,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。 最后實驗證明該算法提高了碰撞檢測的效率,能滿足虛擬環(huán)境中復(fù)雜3D人物的碰撞檢測需求。
[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)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2008
【分類號】：TP391.41

【共引文獻】

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本文編號：2418977