[发明专利]基于混合层次包围盒的快速碰撞检测方法

权利要求书

1.一种基于混合层次包围盒的快速碰撞检测的方法，其总体特征在于，包括下列步骤：

第一步，构建混合层次包围盒树(BVH)：采用自顶向下的方法为虚拟环境中的每个模型构建层次包围盒树，树的结构为二叉树，树的每个节点中包含外层的AABB信息、内层的OBB信息以及包含的三角形的坐标信息，包围盒的计算顺序为先计算OBB后计算AABB。

第二步，包围盒之间的相交测试：对不同层次包围盒树的节点中的包围之间进行相交测试，首先对根节点中的外层AABB进行相交测试，若AABB之间分离，则直接判断模型之间分离，反之对内层的OBB进行相交测试，根据外层AABB相交的结果可以简化OBB之间的相交测试只进行5条分离轴的相交测试，若判断OBB之间也相交则用其中一个节点的全部子节点与另外一个节点进行相交测试，直到层次包围盒树均遍历到叶子节点。

第三步，三角形相交测试：在第二步中不同层次包围盒树中叶子节点中AABB以及OBB都相交的情况下，我们对其中的所包含的三角形进行相交测试，测试时用OBB的相关信息代替三角形的坐标值。

2.根据权利要求1所述的基于混合层次包围盒的快速碰撞检测的方法，其特征在于，步骤一中在计算节点中的包围盒时，先使用基于PCA的方法计算内层的OBB，然后根据AABB与OBB中点重合，再利用OBB的中点快速计算得到外层的AABB的信息。

3.根据权利要求1所述的基于混合层次包围盒的快速碰撞检测的方法，其特征在于，步骤二对内层的OBB进行相交测试时，根据外层的AABB的相交结果和外层AABB包围OBB的特点，只选取15条潜在分离轴{a0，a1，a2，b0，b1，b2，c00，c01，c02，c10，c11，c12，c20，c21，c22}中的五条分离轴{a0，b0，c22，c12，c21}进行粗略测试，其中ai和bi分别表示包围盒A和B的三条边的方向，下标值表示包围盒在此轴上的投影的大小关系，a0平行于包围盒A中最短的一条边，cij表示ai和bj的叉乘，若5条分离轴都不能确定OBB分离，则判断OBB之间相交。

4.根据权利要求1所述的基于混合层次包围盒的快速碰撞检测的方法，其特征在于，步骤三中对三角形进行相交测试时，直接使用三角形的坐标值进行测试需要将不在同一坐标系的三角形转换到同一坐标系下，根据OBB相交测试得到的中间值，用这些中间值代替三角形的坐标进行相交测试。设待测的两个三角形分别为A和B，使用上述中间值替代后的坐标值为A1＝(l1，0，0)，A2＝(a1，d1，0)，A3＝(0，0，0)，B1＝rx*l2+T，B2＝rx*a2+ry*d2+T，B3＝T。其中li、di表示包围三角形的矩形的长和宽，ai可以在计算OBB包围过程中得到，R[rx，ry，rz]和T[t1，t2，t3]分别表示将包围三角形的矩形变换到同一坐标系下的旋转矩阵和平移向量。