虚拟装配中干涉检测技术的研究

发布时间：2023-04-22 15:54

　　虚拟装配技术是虚拟样机中很重要的环节,装配效果的真实度直接影响用户在沉浸式环境中的体验。其中干涉检测更是虚拟装配的关键部分,在传统CPU上执行干涉检测的相关算法已非常成熟。近年来,随着虚拟装配模型的不断复杂化,传统CPU上的串行干涉检测算法已无法满足快速仿真的需求,在GPU通用并行计算的高速发展过程中,很多使用GPU对干涉检测算法进行并行化加速的尝试都取得了不错的效果,但是仍然存在实时性不够,并行程度不高的问题。论文整理总结了干涉检测技术和异构并行计算的相关理论,结合CUDA与OpenGL相关技术,设计出一种基于GPU异构计算的干涉检测加速方案。整个加速方案分为四个阶段:并行排序Morton码,并行生成层次树,并行生成包围盒,并行遍历层次树。在每一帧中执行全部上述过程,并行排序阶段使用双调排序对物体的Morton码进行排序,并行生成层次树阶段利用Morton码的性质对所有内部节点一次性生成整个树结构,并行生成包围盒阶段自底向上逐层生成包围盒,并行遍历层次树阶段利用遍历堆栈执行干涉检测。最后对测试用例进行干涉检测实验,验证了这种加速方案的可行性。

【文章页数】：69 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 课题背景
    1.2 研究目的和意义
    1.3 国内外研究现状
    1.4 研究内容
第二章 干涉检测技术基础
    2.1 干涉检测常用技术
        2.1.1 相交和分离距离检测
        2.1.2 连续干涉检测
        2.1.3 大型场景
    2.2 层次包围盒技术
        2.2.1 OBB树
        2.2.2 AABB树
        2.2.3 球包围盒树
        2.2.4 k-DOP树
    2.3 空间分割
    2.4 小结
第三章 并行计算相关技术介绍
    3.1 并行计算
    3.2 GPGPU
    3.3 CUDA
        3.3.1 从图形处理到通用并行计算
        3.3.2 CUDA
        3.3.3 一种可扩展的编程模型
    3.4 编程模型
        3.4.1 核函数
        3.4.2 内存层级
        3.4.3 异构计算
    3.5 小结
第四章 基于Morton码空间分割的并行干涉检测算法
    4.1 传统遍历算法
        4.1.1 排序扫略算法
        4.1.2 并行同时遍历
    4.2 散度
    4.3 并行独立遍历
    4.4 优化散度
        4.4.1 递归转为迭代
        4.4.2 优化线程分配
        4.4.3 剔除重复检测
    4.5 小结
第五章 并行生成层次树
    5.1 并行排序
        5.1.1 Batcher定理
        5.1.2 双调排序
        5.1.3 生成双调序列
    5.2 Z值曲线
    5.3 自顶向下逐层生成层次树
    5.4 占用率
    5.5 优化占用率
        5.5.1 并行生成层次树
        5.5.2 确定内部节点覆盖范围
    5.6 计算包围盒
    5.7 小结
第六章 干涉检测对比实验
    6.1 实验设计
        6.1.1 复杂度分析
        6.1.2 软硬件环境
        6.1.3 实验软件界面
    6.2 实验结果
        6.2.1 虚拟装配实例
        6.2.2 实验结果分析
    6.3 小结
第七章 总结与展望
参考文献
致谢



本文编号：3797952