[发明专利]面向复杂场景实时交互操作的并行碰撞检测方法

权利要求书

1、一种面向复杂场景实时交互操作的并行碰撞检测方法，其特征在于，步骤如下：

首先用基于微机和局域网的并行化生成方法来加快用于碰撞检测的包围盒层次树模型的生成；

接着使用动态确定碰撞检测对方法来减小碰撞检测处理量；

然后使用一个基于层次树更新的方法来加快包围盒层次树模型间碰撞检测，在检测中使用复合方法加快两包围盒间干涉检测速度；

最后使用一个基于微机和局域网并行化碰撞检测流程来加快整个碰撞检测过程，从而完成面向复杂场景中实时交互操作的完整碰撞检测。

2、根据权利要求1所述的面向复杂场景实时交互操作的并行碰撞检测方法，其特征是，所述的使用基于微机和局域网的并行化生成方法来加快用于碰撞检测的包围盒层次树模型的生成，包括以下内容：

●多边形与包围盒之间位置关系的实现方法

首先使用坐标极限来粗略计算排除必然不干涉情况，随后使用向量点积法来进一步排除多边形与包围盒必然不干涉的情况，最后使用投影区域重叠测试法来计算最后是否干涉；

●从一个多边形模型生成包围盒层次树模型的实现方法

生成过程的加速方法：记录与一个包围盒干涉的所有面片ID号，下层子包围盒从父包围那里继承这些面片，从而仅需要判断与这些面片间的干涉情况，针对正常形状包围盒合细长包围盒提供两种方法来生成包围盒：半短边准则法用于生成立方体的包围盒层次树和半长边准则法用于生成细长或薄片状模型，模型生成时根据顶层包围盒的形状来判断选用哪一个方法；

●构建基于PC机群的多模型并行生成方法

第一步，初始化阶段：主控结点和计算结点启动，计算结点发送自身信息给主控结点；导入所有面片模型，主控机将分解精度参数传递给每一个结点；

第二步，负载平衡计算：主控结点根据待处理模型数目、每个模型所含多边形数目、每个计算结点的计算速度来计算每个结点需要计算的模型ID列表；

第三步，分发模型：主控机将每个结点需要计算的模型ID列表发送给相应计算结点；

第四步，并行生成计算：在每个计算结点上，按照模型ID列表依次进行BV分解计算，在本机生成相应的包围盒层次树模型文件；

第五步，结果整理：计算结点将包围盒层次树模型文件传送主控计算机，主控机生成一个碰撞模型清单文件，该文件记录面片模型与碰撞模型对应关系信息。

3、根据权利要求2所述的面向复杂场景实时交互操作的并行碰撞检测方法，其特征是，所述的半短边准则法用于生成立方体的包围盒层次树，具体步骤如下：

第一步，建立一个树结构；

第二步，设定一个分解精度ε，即最小包围盒的最大边长；

第三步，在模型坐标系内计算模型的BV，将包围盒填入根结点作为顶层BV，设三个边长大小依次为A、B、C，根据此包围盒的最短边长C和ε计算分解层数λ＝[C/ε]，λ＝1，2，……；

第四步，λ为包围盒层次树模型的总层数；从第0层到第λ-1层，下述的第五步骤共需要执行λ次，每次分解一层，因此本步骤首先设计数器i＝0；

第五步，对于树的第i层结点对应的每个顶层BV：

·将BV分割成K_i+1个子BV，若i＝0，则K₁＝a×b×2，a＝[A/C]，b＝[B/C]，否则K_i+1＝2×2×2＝8；

·对每一个子BV，测试它与父BV关联的所有多边形的位置关系：对于父BV的所有关联面片，调用多边形与包围盒之间位置关系的实现方法确定BV与面片间关系，若子BV与任何面片都不相交，则舍去；若面片与BV相交或被包含，将该BV添加到该结点的一个子结点中，并将所有与小包围盒干涉的多边形添加到小BV的关联面片表中；

第六步，计数器i＝i+1，若i＞λ，即最后一层是否已经分解过，若是则返回最终的BV模型树地址，否则跳转至第五步步，继续进行分解。