[发明专利]一种衣物自碰撞检测低层裁剪优化方法

权利要求书

1.一种衣物自碰撞检测低层裁剪优化方法，其特征在于通过以下步骤实现：

(1)进行基于特征分配的低层裁剪优化，通过特征分配裁剪掉冗余的基元对，在对候选三角形对分配基元对时，进行基元包围盒相交测试，裁剪掉包围盒不相交的基元对；

(2)进行基于不共面过滤器的低层裁剪优化，通过不共面测试，过滤掉时间步长内不发生共面的基元对，进一步较少候选基元对的数量，提高自碰撞检测的效率。

2.根据权利要求1所述的一种衣物自碰撞检测低层裁剪优化方法，其特征在于：所述步骤(1)中的进行基于特征分配的低层裁剪优化，通过特征分配裁剪掉冗余的基元对，在对候选三角形对分配基元对时，进行基元包围盒相交测试，裁剪掉包围盒不相交的基元对方法如下：

(2.1)预处理阶段，对网格进行特征分配；分配原则如下：

(2.1.1)每个基元特征，必须分配给一个三角形；

(2.1.2)每个基元特征，只能分配给一个三角形；

(2.1.3)每个基元特征，只能分配给包含它的三角形；

以上分配原则保证了每个基元特征都唯一分配给一个包含它的三角形；

(2.2)碰撞检测阶段，每个时间步长，对高层裁剪得到的候选三角形对，分配进行后续基本相交测试的候选基元对；

(2.3)分配候选基元对时，进行基元包围盒的相交测试：

(2.3.1)三角形A代表的每个顶点与三角形B进行VF基元包围盒相交测试，若基元包围盒相交，则构成一个VF候选基元对；

(2.3.2)三角形B代表的每个顶点与三角形A进行VF基元包围盒相交测试，若就按包围盒相交，则构成一个VF候选基元对；

(2.3.3)三角形A代表的每个特征边分别与三角形B代表的每个特征边进行EE基元包围盒的相交测试，若基元包围盒相交，则构成一个EE候选基元对；

对于EE基元包围盒相交测试，在每个时间步长内，分别构建两边的AABB包围盒，然后进行AABB包围盒相交测试即可；对于VF基元包围盒相交测试，由于连续碰撞检测的每个时间步长内，顶点的轨迹是一条线段，线段的AABB包围盒紧凑型差，进行包围盒相交测试的裁剪效率不高，所以进行VF基元包围盒相交测试时，直接用线段与三角形包围盒进行相交测试。

3.根据权利要求1所述的一种衣物自碰撞检测低层裁剪优化方法，其特征在于：所述步骤(2)中的进行基于不共面过滤器的低层裁剪优化，通过不共面测试，过滤掉时间步长内不发生共面的基元对，进一步较少候选基元对的数量，提高自碰撞检测的效率方法如下：

(3.1)在碰撞检测阶段，每个时间步长，通过计算基元对的投影距离，对VF基元对进行不共面测试；如果在整个时间步长内顶点与三角形没有发生共面，也就不会发生相交；对于VF基元对，为了判断四个顶点的共面性，需要计算它们在法向量方向的投影距离；设时间步长内的任意时刻顶点P的位置为P_t，三角形的三个顶点位置为a_t，b_t，c_t，法向量为n_t，则投影距离可以表示为(P_t-a_t)·n_t，若投影距离为0，则VF基元对的四个顶点在时间步长内发生共面，否则不发生共面；

(3.2)在碰撞检测阶段，每个时间步长，通过计算基元对的投影距离，对EE基元对进行不共面测试；设时间步长内任意时刻两条边的四个顶点位置为u_t，v_t，k_t，l_t，为了检测四个顶点的共面性，需要计算投影距离，EE基元对投影距离的计算方式同VF基元对相同，分别用l_t、k_t、u_t、v_t代替P_t、a_t、b_t、c_t，则EE基元对的投影距离可以表示为(l_t-k_t)·n_t，其中n_t为k_t、u_t、v_t三个顶点形成的三角形的法向量；如果EE基元对的投影距离为0，则EE基元对在时间步长内部发生共面，否则不发生共面。