虚拟环境中碰撞检测问题概述作者：冯立颖来源：《科技创新导报》2012年第05期 摘要：硅撞检测是计算机动画，物理仿真，机器人学等领域的重要课题。文章首先介绍了碰撞检测的基本步骤，然后从时间域和空间域等不同的角度对碰撞检测算法进行了分类概连，最后阐述了碰撞检测问题研究的重要意义。 水写布
中图分类号；TP391.9 文献标识码：A 文章编号：1674-098X(2012)02(b)-0240-01
1碰撞检测的基本步骤.
在虚拟环境中，碰撞检测算法在处理包含大量物体的复杂场景时，首先将多数明显不相交的物体对进行快速排除，然后再对可能相交的物体对进行进一步检测，把这个过程统称为碰撞检测算法的初步检测阶段。而对于初步检测阶段的后继阶段，称之为碰撞检测算法的详细检测阶段。瘦肉精检测卡>人工天竺黄
1.1初步检测阶段
当动态场景中物体的个数超过两个，碰撞检测遇到的最明显的问题就是需要对所有N点胶机密封圈个物体进行两两求交检测，其时间复杂度达到止推垫圈O(N2)。这个问题也被称为“完全物体对检测问题”。很明显，这是任何碰撞检测算法在处理多物体的场景时都会遇到的严重影响算法效率的问题。因此，当场景中物体个数较多时，非常有必要利用一些优化策略或方法来快速排除明显不发生碰撞的物体，出潜在的相交区域或潜在的相交物体对。空间剖分法是初步检测阶段所采用的技术之一，其基本思想是将场景均匀剖分成一个个小方块区间，检查这些小方块内是否有物体存在，否则将不包括物体的区间剔除，从而快速判断出潜在的相交区域。
1.2详细检测阶段
碰撞检测算法经过初步检测阶段确定了潜在的相交区域或潜在的相交物体对集合之后，转入详细检测阶段。详细检测阶段根据已经确定的潜在的相交区域或潜在的相交物体对集合做进一步的相交检测。这个过程分为两个层次：一个是逐步求精层；另一个是精确求交层。逐步求精层通常采用两种典型的加速技术：空间层次剖分技术和层次包围盒树技
术。空间层次剖分技术与初步检测阶段的空间剖分技术相类似，但要把潜在的相交区域子空间继续割分下去，直到到相交物体的多边形面片，而层次包围盒树技术是指算法利用预先建构好的物体层次包围盒树，通过遍历物体对的层次包围盒树，递归检测它们的层次包围盒树上各层节点包围盒之间的相交情况，直到各一个层次树的叶子节点，最终获取物体对的相交检测结果的技术。在精确求交层中，碰撞检测算法主要处理多边形面片减基本体素之间的精确相交检测。基于多边形表示的碰撞检测算法在精确求交层中需要进行多边形与多边形之间的相交检测。由于多边形均可转化为三角形，并且三角形之间的相交检测更简单，因而有很多研究工作集中于三角形之间的快速相交检测。
2碰撞检测算法分类
碰撞检测算法种类繁多，本文从两个角度对碰撞检测算法进行分类：一是从时间域的角度来分；二是从空间域的角度来分。
2.1基于时间域的碰撞检测算法
从时间域的角度来分，碰撞检测算法可分为静态碰撞检测算法、离散碰撞检测算法和连续碰撞检测算法三种。
静态碰撞检测算法是指当场景中物体在整个时间轴上都不发生变化时，用来检测在这个静止状态中各物体之间是否发生碰撞的算法。静态碰撞检测问题在计算几何中有着广泛的研究，一般对这类算法没有实时性的要求，但是对算法精度要求较高；离散碰撞检测算法则是指在时间轴的每个离散点t(mo)，t(m1)t(mn)……上不断地检测场景中所有物体之间是否发生碰撞的算法。离散碰撞检测算法在每一时间离散点上可以通过类似于静态碰撞检测算法的方祛来实现，它更注重算法的效率；连续碰撞检测算法是指在一个连续的时间间隔(t(mo)，t(m托玛琳水杯n)内，判断运动物体是否与其他物体相交的算法。该算法的研究一般涉及到四维时空问题或结构空间精确的建模问题，这类算法通常计算速度比较慢，尤其是在大规模场景中无法实现实时的碰撞检测。
2.2基于空间域的碰撞检测算法
从空间域的角度来分，碰撞检测算法大体可分为两大类：一类是基于物体空间的碰撞检测算法；另一类是基于图象空间的碰撞检测算法。这两类算法的主要区别在于是利用物体三维几何特性进行求交计算还是利用物体二维投影的图象加上深度信息来进行相交分析。
2.2.1基于物体空间的碰撞检测算法
基于物体空间的碰撞检测算法一直是人们研究的重点，它可采用不同的空间结构来提高效率，根据所用空间结构的不同可将它们分为两类：空间剖分法和层次包围盒法。这两类方怯都是通过尽可能减少进行精确求交的物体对或基本几何元素的个数来提高算法效率的。不同的是，空间剖分法采用对整个场景的层次剖分技术来实现，场景的层次剖分方法主要有均匀剖分、BSP树、k-d树和八叉树等。层次包围盒珐则是对场景中每个物体建构合理的层次包围盒树来实现。物体的层次包围盒可以根据其所采用包围盒类型的不同来加以区分，主要包括包围球、AABB包围盒、OBB包围盒以及k-DOPs包围盒等。
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