图形硬件加速的连续碰撞检测算法及其应用

"一种快速精确的连续碰撞检测算法.pdf" 本文主要介绍了一种创新的连续碰撞检测算法，旨在解决运动刚体之间的快速且精确的碰撞检测问题。在三维建模和仿真领域，碰撞检测是至关重要的，特别是在复杂的机械装配和实时交互应用中。传统的碰撞检测算法往往在处理大量动态物体时效率低下，而这篇论文提出的方法利用了图形硬件的计算能力来显著提升效率和精度。 该算法的核心思想是将每个时间区间细分为多个子时间区间，通过静态和连续的定向包围盒（OOB，Oriented Bounding Box）相交性检测技术，能够预判在每个子时间区间内可能出现的碰撞情况。OOB是一种优化的包围结构，它能够更精确地覆盖刚体的形状，减少不必要的计算。在每个子时间区间内，算法计算出潜在碰撞集（PCS，Potential Collision Set），这是一组可能在该时间段内发生碰撞的对象对。 接着，算法结合图形硬件的碰撞剔除功能，进一步筛选出真正可能碰撞的组合。同时，通过三角面片之间的碰撞检测方法，确定物体间的精确碰撞时刻和位置。如果在某一子时间区间内发现碰撞，算法会使用回退策略来修正碰撞后的状态，确保计算的准确无误。 在实际应用中，这种算法被应用于一个三维建模系统的装配模块。实验结果显示，与传统的碰撞检测方法相比，该算法在计算时间上有显著的缩短，性能和精度都得到了显著提升。这对于提高三维模拟和游戏引擎的实时性，以及工业设计和机器人控制等领域的应用都有着重要的价值。 这种基于图形硬件加速的连续碰撞检测算法提供了一个高效、精确的解决方案，能够有效应对复杂的动态环境中的碰撞检测需求。通过细致的时间分段和智能的碰撞预测，它减少了计算量，提升了系统的响应速度，为实时交互和大规模刚体模拟提供了强有力的技术支持。