[发明专利]基于粒子群优化的并行碰撞检测系统及方法

权利要求书

1.一种基于粒子群优化的并性碰撞检测系统，至少包括：

构建搜索空间模组，用于构建三维空间内两个物体之间存在的特征对构成的二维离散空间，以将碰撞检测问题转化成在一个由两物体特征对序号构成的离散空间中的复杂组合优化问题；

多面体剖分模组，用于将三维空间的多面体剖分得到四面体的包围盒，并行取多个四面体的包围盒特征对；以及

并行碰撞检测模组，利用粒子群优化方法对提取的多个四面体包围盒特征对并行求解，输出结果及碰撞元素。

2.如权利要求1所述的一种基于粒子群优化的并性碰撞检测系统，其特征在于：该多面体剖分模组以包围盒的中心点作为特征对象进行采样。

3.如权利要求2所述的一种基于粒子群优化的并性碰撞检测系统，其特征在于，该并行碰撞检测模组还包括：

初始化模组，用于随机初始化粒子的位置与速度；

适应度计算模组，利用辅助进程并行计算所有粒子的适应度值，并发送给主控进程；

比较模组，利用主控进程接收到粒子的适应度值，将其与个体极值、全局极值比较，若该适应度值优于此时粒子的个体极值或全局极值，则更新粒子的个体极值或全局极值，否则不进行更新；

判断模组，用于判断是否满足终止条件，若满足终止条件，则启动输出模组输出结果及碰撞元素，否则启动更新模组；

更新模组，根据位置更新公式及速度更新公式更新粒子的和速度，并启动该适应度计算模组重新计算粒子的适应度值；以及

输出模组，用于输出结果及碰撞元素。

4.如权利要求3所述的一种基于粒子群优化的并性碰撞检测系统，其特征在于，该适应度计算模组采用如下公式计算适应度值：

F＝(a·x-b·x)²+(a·y-b·y)²+(a·z-b·z)²

其中{a，b}为一个特征对，(x，y，z)是真实的物体空间中点的坐标。

5.如权利要求4所述的一种基于粒子群优化的并性碰撞检测系统，其特征在于：若p_i＜pBest则pBest＝p_i，若p_i＜gBest，则gBest＝p_i，其中p_i为粒子的适应度值，pBest为个体极值，gBest为全局极值。

6.如权利要求5所述的一种基于粒子群优化的并性碰撞检测系统，其特征在于，该终止条件包括如下两种：

一、如果要找出几何模型之间所有的碰撞点，终止条件可以设为达到最大次数停止；

二、找到第一个干涉点以后则终止粒子的演化进程，但是若在演化进程中，一直没有找到干涉点，则当粒子的演化代数达到最大数时停止运行。

7.如权利要求6所述的一种基于粒子群优化的并性碰撞检测系统，其特征在于，该速度更新公式与位置更新公式分别为：

v^k+1＝ω*v^k+c1*rand()*(pBest^k-x^k)+c2*rand()*(gBest^k-x^k)；

x^k+1＝x^k+v^k+1，

其中，v^k是粒子的速度，ω是惯性权重，x^k是当前粒子的位置，pBest^k，gBest^k分别是个体最优解和全局最优解，rand()是介于(0，1)之间的随机数。c1，c2是学习因子。

8.如权利要求7所述的一种基于粒子群优化的并性碰撞检测系统，其特征在于：c1＝c2＝2。

9.一种基于粒子群优化的并行碰撞检测方法，包括如下步骤：

步骤一，构建三维空间内两个物体之间存在的特征对构成的二维离散空间，以将碰撞检测问题转化成在一个由两物体特征对序号构成的离散空间中的复杂组合优化问题；

步骤二，将三维空间的多面体剖分得到四面体的包围盒，并行取多个四面体的包围盒特征对；以及

步骤三，利用粒子群优化方法对提取的多个四面体包围盒特征对并行求解，输出结果及碰撞元素。